subpolare
Как-то в 6 классе я не верил, что человек состоит из молекул.
Я думал, что всё живое сделано из клеток. А молекулы — это то, что в неживом. В стуле, например.
Думаю, вы догадываетесь, что это не так
Но я-то не догадывался! У меня прям в голове это не укладывалось...
И вот, я подрос. Теперь я знаю, что клетка состоит из каких-то там органелл, и вот они уже состоят из молекул! Органеллы — это всякие там ядра с генами, митохондрии и бла-бла-бла...
Но с фига ли всё это так?
Включим критическое мышление и посмотрим на фотку клетки в дорогущий микроскоп. Полмиллиона евро вложили в то, чтобы вы могли заглянуть в нее настолько глубоко и чётко, насколько это вообще возможно.
Видите здесь ядро? А гены внутри? Нет, это ещё что: а хоть одну молекулу видите? Да это какое-то месиво! Тут вообще нифига не видно.
Это три клетки и краешек четвёртой справа. В каждой валяется по жирной фасолине — это ядра. А всё остальное — вообще хз что. Ни один специалист вам не скажет, где тут какая органелла. Молекул даже близко не видно.
Вам втирают это с 6 класса, но на самом деле, увидеть молекулы своими глазами чисто физически невозможно.
Ведь что значит «увидеть»? Это значит, что частичка света вылетит из лампы, врежется в молекулу, отрикошетит вам в глаз и мозг такой о, так вот оно что!
Но молекулы настолько мелкие, что частичка света по сравнению с ними — тот ещё жиробас. Она тупо проходит насквозь и летит дальше, как будто вообще ни во что не врезалась.
Если что-то меньше, чем частичка света, его невозможно увидеть! А это дофига всего интересного: атомы, почти все вирусы, некоторые бактерии, гены — всё это ну никак нельзя увидеть глазами.
Так откуда мы тогда знаем, что всё это существует?
🚨👮🚨 Это полиция лженауки. Хватит байтить 🚨👮🚨
Да, мы не можем увидеть всё это своими глазами. Но мы можем сфотографировать этот микро-мир при помощи очень необычных фотоаппаратов — электронных микроскопов.
Выглядит как какая-то инопланетная пушка, и это не так далеко от правды!
Вот эта труба сверху — это метровая электронная пушка, которая стреляет по тому, что вы запихнёте внутрь, пучком элементарных частиц — электронов. Так она ощупывает поверхность объекта и потом рисует её вам на экране.
Звучит дико хайпово, хоть на РенТВ выступай! А кадры какие...
Я потратил 3 месяца приходя в лабораторию от силы раз в неделю, но не суть , чтобы доказать маленькому Владу, что весь этот микро-нано-мир действительно существует.
Всё это время я учился пользоваться тем самым электронными микроскопом!
Оказалось, это вам не селфи на айфончик запилить! И сегодня я расскажу вам, как это было, как работает вся эта электронная пушка и что можно увидеть на максимальном увеличеии (спойлер: молекулы реально видно).
А ещё это первая статья, где (а) 95%+ фоток сделаны мной и (б) я расчехлил свой айпадик и очень активно рисовал поверх всех картинок, чтобы вам было ещё понятнее. Надеюсь, вам зайдёт.
%Это глава про то, как работает электронный микроскоп. Если для вас это душно, просто телепортируйтесь дальше: тут про процесс съёмки, а отсюда начнутся сами фотки.
Итак, для начала надо разобраться, как вообще работает электронный микроскоп. Элементарные частицы, которыми он ощупывает поверхность — это электроны.
Те самые, которые есть внутри атомов и которые бегают у вас по проводам. Они настооооолько маленькие, что физики считают, что никакого размера у них в принципе нет.
🫠 Вставка для душных. Пропустите её, если в вашей комнате итак мало кислорода. На самом деле, нам вообще пофиг на размер электрона. Фотон тоже меньше любого вируса, но у него гораздо больше длина волны (и это её я рисовал на картинке в начале статьи как шарик). А именно от неё зависит, увидите вы объект или нет.
Всё, что делает электронный микроскоп — это берёт электроны из розетки и швыряет их по тому, что вы хотите разглядеть.
Стреляет электронами... электронная пушка да, она реально так называется . Специальные магниты сжимают этот залп электронов, чтобы они летели как можно ровнее. Затем электроны врезаются в ковид или что вы там фоткаете и отлетают в специальный фотоаппарат на дне микроскопа.
В итоге получается красивая чб фоточка.
Так это и работает!
Без иронии: настолько простая штука позволяет нам заглянуть в мир чуть ли не бесконечно глубоко! Насколько конкретно? В Японии есть вот такая громадина — мегавольтный электронный микроскоп.
Он так называется, потому что электроны в нём летают с «силой» около 2–3 миллионов Вольт. Это примерно как маленькая молния. И этого достаточно, чтобы увидеть отдельные атомы!
Этот микроскоп настолько огромный, что по высоте он как несколько этажей. Вопрос на засыпку: как такие микроскопы заносят в здания? Обычно никак. Микроскоп сначала собирают на улице, а потом строят вокруг новое здание...
Перейдем к практике. Не зря ж я попёрся к реальному электронному микроскопу!
Итак, вы решили сфоткать атом в электронный микроскоп и доказать, что он существует. Что для этого нужно?
Для начала — расстроиться. В России нет ни одного микроскопа, который сфоткает вам атом. Мы не в Японии. Придётся довольствоваться жалким молекулярным уровнем и фоткать, например, клетки своего тела.
Разочарование № 2. Электроны не проходят через воздух. Именно поэтому из розетки не бьёт током во все стороны, и вы всё ещё живы.
Так что внутри микроскопа нужно создать космический вакуум, и только тогда электроны смогут свободно летать и всё фоткать. Иначе они будут врезаться в молекулы воздуха, и вы ничего не увидите.
Разочарование № 3. Знаете, что будет с любой клеткой в таком вакууме? Примерно через пикосекунду она резлетится во все стороны, как человек без скафандра в открытом в космосе, и фоткать будет нечего.
Поэтому перед электронным микроскопом от клеток оставляют жёсткий скелет. Для этого их несколько недель вымачивают в оксиде осмия. Это что-то вроде клея, и это дико весело:
Осмий пипец какой токсичный. Всё, с чем он соприкасается, либо покрывается чёрными пятнами, либо растворяется. Если попадёт на кожу, можно пожать руку будущему раку, поэтому тут есть отдельная комната для работы с ним.
А ещё конкретно в нашей лаборатории его хранят в стеклянных ампулах, которые хранят в пластиковом кейсе, который завёрнут в газетку, которая лежит в коробочке, которую прячут в сейфе, ключ от которого есть всего у одного человека. Вот настолько все боятся осмия.
Ну а клетке уже пофиг. Гипер-токсичный осмий намертво зафиксирует её остатки, и в вакууме с ней ничего не произойдёт. Неприятная смерть. Но нам это на руку.
Когда клетка отлежалась в осмии хотя бы часок, её заливают эпоксидкой. Вот, как это выглядит:
Если положить весь этот кусок эпоксидки в электронный микроскоп, вы ничего не увидите. Он слишком толстый, и все электроны тупо застрянут
Поэтому надо нарезать её на тонкие слайсы. Толщиной в... 90 нанометров. Это как....... Вирус гриппа??? А, нет, грипп чуть толще. Пипец.
Короче, придётся пострадать. Нужна вот такая штука:
Это автоматический нарезатель 3000 — называется микротом.
Зацените, кстати, что его делает компания Leica. Та самая, которая собирает топовые фотики. Офигеть, конечно, у них диверсификация бизнеса...
В него надо вставить ваш осколок смолы...
Дальше надо бритвенным лезвием, смотря в микроскоп, вырезать микроскопическую пирамидку. Это пипец как сложно. Я резал это около часа и дважды всё зафакапил — её ширина должна быть в ОДНУ ДЕСЯТУЮ МИЛЛИМЕТРА.
Я даже глазами такое не вижу, а тут это надо вырезать руками. Это нужно, чтобы потом срезать с её верхушки тонюсенькие слайсики, которые влезут в электронный микроскоп большие штуковины конкретно в этот микроскоп не влезают, так что надо страать
После часа страданий начинается красивая часть — нужно сделать лезвие, которое доведёт пирамидку до идеальной формы. Чтобы лезвие было максимально острым, мы делали его сами с нуля, вручную, из стекла.
Раскалыватель стекла безумно умный. Он устроен так, что самой острой будет именно верхняя или нижняя? я забыл... половинка, причём только одна её сторона. Вторую называют антилезвие)) И она реально тупая.
Этим лезвием надо довести пирамидку до идеальной формы. Потом в ход идёт следующее лезвие — ещё острее. Бриллиантовое.
На правом краю этой синей штуки лежит заточенный бриллиант. Он прозрачный, его видно, приглядитесь. Это самое острое лезвие, которое вообще существует на планете.
%Обычно в алмазных ножах от алмаза только напыление. И то не всегда. А тут это реально один большой алмаз! Стоит около $5000, и когда он тупится, его не выбрасывают, а отправляют на заточку в Швейцарию. У нас, кстати, затупился))) Пожелайте ножу хорошего евротрипа.
Это единственный способ сделать настолько тоненький слайсик.
Кстати, обратите внимание, что слайсы блестят золотым. Это значит, что они нужной толщины в 90 нанометров! Рядом даже памятка висела, как по цвету блика узнать толщину.
И вот теперь, после стольких страданий, у нас есть тонюсенький срез клеточки, который можно положить в тот самый электронный микроскоп.
Напомню, всё это время мы обрабатывали человеческие клетки. Ну а хотели увидеть молекулы или хотя бы органеллы.
Момент настал!
И сейчас я за 2 минуты сделаю из вас экспертов микроскопистов-медиков. Итак, вот, как выглядят клетки вблизи:
Нифига непонятно, да? Сначала нам нужна красивая схема клетки, прямиком из школы:
Теперь вы шарите за строение клеток. Поздравляю! Прямо как в школьные годы.
А значит, время разбираться с реальной клеткой. Почти весь кадр занят одной единственной клеточкой человека, а слева сверху она держится за другую клеточку.
В этой громадной клетке есть огромная чёрная пятнистая штука. Как будто что-то пригорело на сковородке. Это ядро. Пятнышки внутри — это запутанные нити ДНК. Именно на них записаны гены.
Просто чтобы вы понимали толщину. Каждая ниточка ДНК толщиной всего в 2 молекулы! То есть даже на нашем стареньком электронном микроскопе вы видите мОлЕкУлЯрНыЙ уРоВеНь.
Справа плавает та самая эндоплазматическая сеть, а на ней чёрные точки — рибосомы. Фабрики белков. Когда вы ходите в качалку, ваши мышцы растут как раз за счёт рибосом: они делают много новых белков и набивают ими клетки мышц.
А вот вам следующий экземпляр — митохондрия:
Митохондрия полосатая как тигр. Слышали, что шизонародная медицина советует детоксить митохондрии? Мол это из-за них вы стареете, и вообще ууууу окислительный стресс уууууу...
Ну вообще конкретно этой митохондрии правда хреново. Она вроде как пытается поделиться на два отдельных тигра, но чё-то правого перекосило и наполовину развалило. Помянем этого добряка.
А вот тут вообще чудеса народной медицины — аутофагия! Клетка пожирает себя изнутри и пузырится.
Говорят, что когда вы голодаете, ваш организм запускает эту самую аутофагию и типо самоочищается (ещё и рак убивает! поэтому некоторые лечат его голоданием)
Это аутофагия — клетка пожирает себя изнутри, избавляясь от старых органелл
Вот только ваши клетки постоянно занимаются аутофагией. Им пофиг, голодаете вы или нет: они постоянно обновляются.
На самом деле, при голодании клетки правда впададают в стресс и начинают пожирать себя активнее. Правда, это скорее каннибализм, и так они извлекают энергию из ненужных органов, потому что иначе умрут с голоду.
Так что не голодайте пж
Да и связь между голоданием и аутофагией нормально показана только на отдельных клетках. А вот с людьми как-то не очень понятно: то ли она есть, то ли нет, то ли не всегда. Но пользу аутофагия точно приносит не всегда: в отдельных случаях она наоборот может помочь раку прорасти.
Но это не всё! Я поработал сразу за двумя принципиально разными электронными микроскопами.
Прошлый назывался просвечивающий на умном трансмиссионный . Перед ним мы нарезали клеточки и смотрели их насквозь. А следующий микроскоп будет сканирующим. Тут не надо ничё нарезать: он как бы сканирует поверхность объекта и делает его точнейший 3D-слепок.
Допустим, мы хотим посмотреть на муравья. Вы его уже увидели
Для этого надо превратить муравья в идеальное зеркало. Так он будет отражать от себя все электроны, и по тому, как и куда они разлетаются, микроскоп поймёт, какой формы муравей.
Как превратить муравья в зеркало? Отдать на зеркальный завод
Все ваши домашние зеркала — это тонкая серебряная плёнка поверх стекла. Но у серебра есть гадкая фишка: оно очень быстро чернеет.
%Серебро в зеркале прикрыто стеклом, поэтому оно чернеет очень медленно. А вот серебряные украшения со временем черняют, и раз в пару лет их хорошо бы чистить в ультразвуке.
Ну а поскольку препараты для этого микроскопа хранят годами, их покрывают не серебром, а золотом.
На муравья уходят жалкие микрограммы, так что расход не очень большой
Золото никак не меняется с годами, и поэтому мы смотрели на препараты, которые в молодости делали наши преподы. Ну и свои делали для потомков.
И вот теперь засовываем нашего муравья в электронную пушку и любуемся!
Но давайте будем чуть серьёзнее. Это вообще-то установка за дофига миллионов, а мы в неё муравья со стола пихаем и золото на него тратим!
Го запихнём пыльцу)))0)))0)
Все аллергики напряглись. Вот на этих малюток трегирится их иммунитет. Каждая размером в десятки раз меньше глаза муравья, так что это уже чуть поинтереснее.
А вот наш финальный босс — те самые клетки, которые вы уже видели в прошлой главе. Раньше мы нарезали их как колбасу и смотрели, что у них внутри. Но смотрите, какие у них морщины снаружи!
Им бы ботекс кольнуть... Но для клеток это нормально.
Конкретно это клетки рака шейки матки (в лабораториях и не такое есть), и мы застали их в процессе деления. Прямо сейчас клетка как бы пытается располовиниться и превратиться в две клетки. Но увы, теперь она покрыта золотом и вряд ли сможет закончить этот процесс
На каждой фотке подписано, во сколько раз она приближна
Обычный микроскоп приближает ну от силы в 1000–2000 раз, но на таком увеличении вы уже почти ничё не видите. А тут мы приближали в 20 000 раз и всё равно всё хорошо видим!
Вот, например, прыщики на поверхности клеток — называются микроворсинки. Ими удобно хвататься за своих братьев-клеток и изучать мир вокруг. У клеток же нет глаз.
Эта статья довольно нишевая. Она душная! Кому в норме интересно, как работает какой-то там микроскоп?
Но для меня это было всё равно что прикоснуться к чему-то возвышенному. Я вижу фотки с этого микроскопа с 7 класса. В 10ом писал КРшки по тому, как он устроен. Зубрил строение клеток и верил в существование молекул просто потому что иначе поставят 2.
Но тут я впервые увидел это вживую!
Я своими глазами увидел ДНК, митохондрии, аутофагию и деление человеческих клеток. Обычно учёные деньги платят, чтобы кто-то талантливый поглядел, как там чё выглядит под электронным микроскопом. А я научился этому сам!
И теперь, когда вы увидите в статьях и новостях странные чб фоточки, вы точно будете знать, что это и каких трудов стоит одна такая фотка!
Для меня это офигенский опыт, и мне очень хотелось это увековечить в небольшой статье. Да и вдруг вы такие же душные и нишевые :)
