Невероятные картинки. Что общего у микроскопии и фотографии
Биология – это наука наук. Так считает старший преподаватель кафедры биологии института фармации, химии и биологии Белгородского госуниверситета Елена Гребцова
-
Белгородская правда
-
Белгородская правда
Девушка не только влюблена в окружающий нас мир, но и тщательно изучает его, вплоть до молекул. А ещё делает уникальные фотографии, на которых кристаллы того или иного вещества начинают играть всеми цветами радуги.
Удивительный мир
Елене Гребцовой с самого начала невероятно везло. Окончив в БелГУ бакалавриат и магистратуру, поступила в аспирантуру всё по тому же профилю – биология. В процессе исследовательской работы накопила достаточное количество материала. Объектом её научного интереса стали насекомые.
«Я занималась изучением крови насекомых – гемолимфы и клеток, которые входят в её состав, – рассказывает Елена Александровна. – Отрабатывала это на тараканах. Они – самые интересные насекомые. У тараканов наблюдается наибольшее разнообразие клеток. Я вообще люблю работу с микроскопом, для меня это своего рода медитация. Там мне открывается удивительный мир микрокосмоса».
После получения диплома она успела поработать в разных организациях, защитить кандидатскую диссертацию, выйти замуж и родить дочь. Когда вышла из декретного отпуска, директор института фармации, химии и биологии и её научный руководитель Андрей Присный предложил вернуться в университет – преподавать и продолжить научные исследования.
Елена Гребцова согласилась. Сейчас она преподаёт дисциплины, связанные с физиологией животных и человека – биохимию, молекулярную биологию, биофизику. Причём лекции читает как на русском языке, так и на английском – для иностранных студентов. На кафедре ей также доверили работу со школьниками, в том числе профориентационную. Собственно, это и подтолкнуло молодого учёного к поиску таких форм и методов, чтобы ученикам было понятно и интересно. Задача осложнялась тем, что далеко не каждый ребёнок умеет пользоваться микроскопом. К тому же школьные приборы не годятся для опытов, которыми хотела заняться с детьми Елена Александровна:
Как улучшить память и стать более трудоспособным
«Я начала изучать различные виды микроскопии и контрастирования. При этом предстояло решить, как модифицировать обычные школьные микроскопы. Для начала приобрела образец себе. Так у меня дома образовалась небольшая лаборатория, где теперь есть микроскопы под разные виды задач. Я стала проводить эксперименты, позволяющие представить поляризационную микроскопию. На идею заняться именно этим направлением меня натолкнули работы канадского натуралиста-фотографа Роберта Бердана. Он на своём сайте рассказывал, с помощью какого оборудования делает такие снимки. Вот мне и пришлось думать, как оптимизировать свой микроскоп для получения такого же результата».
Желаемый эффект
Первым делом биолог решила приобрести материалы, которые обладают свойством поляризации. Это, например, известные всем очки-полароиды, 3D-очки, поляризационные плёнки, которые наклеивают на смартфоны и магнитолы, чтобы убирать солнечные блики. Но если просто прикрепить плёнку на лампу или оптику микроскопа, нужного эффекта не добиться. А вот если разместить два кусочка специального пластика под определённым углом, то весь свет превращается в поляризованный.
Елена Гребцова / Фото: Арина Беседина
Не остановилась Елена Александровна и на этом – перелопатив большое количество технической литературы по устройству микроскопов, стала искать фильтры, чтобы получить желаемый результат. Отдельно приобретать их для микроскопа – дорогое удовольствие. Решение пришло, когда под её руководством ученица 10-го класса школы № 35 Белгорода Дарья Масалитина начала работать над исследовательским проектом.
«Мы вместе подобрали материалы, которые дают наиболее качественную картинку, а также искали вещества, обладающие свойством двойного лучепреломления, – объясняет Елена Гребцова. – Например, если мы сделаем обычный раствор поваренной соли, внешний вид кристаллов в поляризованном свете не изменится – они так и останутся бесцветными, полупрозрачными. А если мы возьмём минеральную воду «Ессентуки», где другой состав солей, то увидим самые невероятные картинки».
Фото: Арина Беседина
В список таких субстанций, кроме «Ессентуков», попали аскорбиновая, янтарная и лимонная кислоты, а также различные лекарственные препараты. Все они кристаллизуются по‑своему, поэтому разными получаются и формы кристаллов, и цвета. Всё это смогли увидеть и оценить посетители уникальной экспозиции, которая прошла в выставочном центре «Природа Белогорья» БелГУ в конце 2022 года. Здесь всеми цветами радуги заиграли изученные Еленой Гребцовой и её пытливой ученицей вещества: кто‑то видит в кристаллах разноцветную снежинку, а кто‑то рассмотрит на полученных снимках кошечку – у кого на что фантазии хватит. Цветной картинка получается не от того, что кристаллы подкрасили:
«Цвет они приобретают благодаря поляризационным фильтрам – двум пластинкам, которые задают одно направление волнам света. И тогда мы получаем поляризованный свет. В нём вещества, которые обладают свойством двойного лучепреломления, начинают выдавать вот такую «окраску». Можно сказать, мы работали в русле since-art (синтез науки и искусства – прим. ред.), это сейчас популярное направление. Нам удалось получить красивые изображения, объединив науку, технологии и творчество».
Растительные срезы
Не хуже чем на Западе. Санкции открывают новые горизонты для белгородских учёных
Не только ради искусства Елена Гребцова разрабатывала свой уникальный метод. Чтобы провести практические занятия для школьников, которые углублённо изучают биологию, пришлось проделать большую подготовительную работу.
«Мы с Дарьей на 3D-принтере печатали специальные вкладки, чтобы получать рельефные изображения хорошего качества, – рассказывает Елена Александровна. – Внизу микроскопа есть выдвижное колечко, с помощью которого можно, например, вставлять светофильтры. Мы туда помещали пластиковые кружочки, рассчитывали необходимый диаметр и рассматривали ту же инфузорию-туфельку, но в мельчайших деталях».
А вот сделать качественные снимки того, что удалось разглядеть в микроскоп, оказалось непросто. И тут помог творческий подход: каждый объект Елена Александровна снимала по фрагментам, которые потом «сшивала» с помощью специальных редакторов, чтобы получилось изображение с хорошим разрешением:
Белым по чёрному. Чем удивляет музей медицины БелГУ
«Снимаю просто на смартфон. Примерно час уходит на съёмку и до двух часов на обработку. Я использую Helicon Focus для стекинга (метод цифровой обработки, который объединяет несколько изображений, сделанных с разной фокусировкой – прим. ред.). Это стекинг вертикальный и сшивка панорамная с помощью фотошопа».
Так изучение поляризации, на которое биолога натолкнула необходимость сделать что‑то интересное для детей, стало её любимым хобби. Поддерживает Елену Гребцову и семья: первой интерес стала проявлять пятилетняя дочь Полина. Девочка очень любит смотреть, что там у мамы в микроскопе, а ещё может ассистировать с ультрафиолетовым фонариком. Мужу частенько достаётся кормёжка насекомых, которых изучает его жена-биолог: Сергей Викторович хоть и не научный сотрудник, но знает, что мадагаскарским тараканам по душе хлебушек, овсянка, овощи и фрукты.
Впрочем, теперь у Елены Гребцовой новый объект для микрофотографий – ей «позируют» растения:
«Биология для всех». В белгородском зоопарке начали проводить интерактивные лекции
«Сейчас я делаю растительные срезы. Здесь будет уже и практический выход – получение микрофотографий, которыми можно иллюстрировать, например, гистологические атласы. Работа эта более трудоёмкая, поскольку срезы нужно сделать максимально тонкими. Я использую обычное лезвие. Это пригодится мне и для занятий со школьниками, у которых одно из заданий по олимпиаде как раз предполагает практическую работу: сделать срез и определить по нему, к какому классу относится растение. А ещё я готовлю выставку микрофотографий именно по растительным срезам. Это не научная работа, а, скорее, научный интерес и технический азарт – сделать что‑то такое, чтобы любой человек на выставке мог рассмотреть картинку так, как если бы он видел её в микроскопе».
Арина Беседина