»: Повышенный уровень лейкоцитов, бактериальная инфекция, картофель содержит крахмал, насекомые переносят заболевания — эти и другие похожие высказывания приходится слышать отовсюду. Каждый день с экранов телевизоров, из уст знакомых, с полос газет и журналов нам в мозг поступает одна и та же информация. Информация, которая, как может показаться, является уделом лишь специалистов — медиков и биологов. Ведь именно они касаются этих вопросов в своей повседневной жизни. Простому же человеку достаются лишь только выводы из тех или иных исследований, сухие слова, не обладающие наглядностью. В этой статье я постараюсь рассказать просто о сложном. О том, как каждый может приблизить к себе неуловимый, на первый взгляд, мир клеток и микроорганизмов.

Вот уже два года, как я наблюдаю за этим миром у себя дома, и год, как делаю фотоснимки. За это время я успел увидеть собственными глазами, какие бывают клетки крови, что опадает с крыльев бабочек и молей, как бьётся сердце у улитки. Конечно, многое можно было бы почерпнуть из учебников, видеолекций и с тематических веб-сайтов. Единственное, что осталось бы не почерпнутым - это ощущение присутствия и близости к тому, чего не видно невооружённым глазом. То, что прочитано в книге или увидено в телепередаче, скорее всего, сотрется из памяти в весьма сжатые сроки. Что увидено лично в объектив микроскопа - останется с тобой навсегда. И останется не столько сам образ увиденного, сколько понимание, что мир устроен именно так, а не иначе. Что это не просто слова из книжки, а личный опыт. Опыт, который в наше время доступен каждому.

Что купить?

Театр начинается с вешалки, а исследование - с покупки оборудования. В нашем случае это будет микроскоп, ибо в лупу много не разглядишь. Из основных характеристик микроскопа «для домашних нужд» стоит выделить, конечно же, набор доступных увеличений, которые определяются произведением увеличений окуляра и объектива. Не всякий биологический образец хорош для исследования на больших увеличениях. Связано это с тем, что большее увеличение оптической системы предполагает меньшую глубину резкости. Следовательно, изображение неровных поверхностей препарата частично будет размыто. Поэтому важно иметь набор объективов и окуляров , позволяющий вести наблюдения во всем диапазоне увеличения: 10–20×, 40–60×, 100–200×, 400–600×, 900–1000×. Иногда бывает оправдано увеличение 1500×, достигающееся при покупке окуляра 15× и объектива 100×. Всё, что увеличивает сильнее, разрешающей способности заметно не прибавит, так как на увеличениях около 2000–2500× уже близок так называемый «оптический предел », обусловленный дифракционными явлениями.

Следующим немаловажным моментом является тип насадки. Обычно выделяют монокулярную, бинокулярную и тринокулярную разновидности. Принцип классификации основывается на том, «сколькими глазами» вы хотите смотреть на объект. В случае монокулярной системы вам придётся щуриться, постоянно меняя глаза от усталости при длительном наблюдении. Здесь вам на помощь придёт бинокулярная насадка, в которую, как и следует из её названия, можно глядеть обоими глазами. В целом, это более благоприятно скажется на самочувствии ваших глаз. Не следует путать бинокуляр со стереомикроскопом. Последний позволяет добиться объёмного восприятия наблюдаемого объекта за счёт наличия двух объективов, в то время как бинокулярные микроскопы просто подают на оба глаза одно и то же изображение. Для фото- и видеосъёмки микрообъектов понадобится «третий глаз», а именно насадка для установки камеры. Многие производители выпускают специальные камеры для своих моделей микроскопов, хотя можно использовать и обычный фотоаппарат (правда, при этом придётся купить переходник).

Наблюдение при больших увеличениях требует хорошего освещения в силу небольшой апертуры соответствующих объективов. Канули те времена, когда препарат исследовали в отражённом от зеркала свете. Сейчас микроскопы представляют собой комплексные оптико-механо-электрические приборы, в которых всецело используются достижения научно-технического прогресса. В современных устройствах имеется своя лампочка, свет от которой распространяется через специальное устройство - конденсор , - которое и освещает препарат. В зависимости от типа конденсора можно выделить различные способы наблюдения, самыми популярными из которых являются методы светлого и тёмного поля. Первый метод, знакомый многим ещё со школы, предполагает, что препарат освещается равномерно снизу. При этом в тех местах, где препарат оптически прозрачен, свет распространяется от конденсора в объектив, а в непрозрачной среде свет поглощается, приобретает окраску и рассеивается. Поэтому на белом фоне получается тёмное изображение - отсюда и название метода.

С темнопольным конденсором всё иначе. Он устроен так, что лучи света, выходящие из него, направлены в разные стороны, кроме непосредственно отверстия объектива. Поэтому они проходят сквозь оптически прозрачную среду, не попадая в поле зрения наблюдателя. С другой стороны, лучи, попавшие на непрозрачный объект, рассеиваются на нём во все стороны, в том числе и в направлении объектива. Поэтому в итоге на тёмном фоне будет виден светлый объект. Такой метод наблюдения хорош для исследования прозрачных объектов, которые на светлом фоне не являются контрастными. По умолчанию большинство микроскопов являются светлопольными. Поэтому, если вы планируете расширить набор методов наблюдения, то стоит выбирать модели микроскопов, в которых предусмотрена установка дополнительного оборудования: конденсоров, устройств фазового контраста, поляризаторов и т.п.

Как известно, оптические системы не идеальны: прохождение света через них сопряжено с искажениями изображения - аберрациями . Поэтому объективы и окуляры стараются изготавливать так, чтобы эти аберрации максимально устранить. Всё это сказывается на их конечной стоимости. Из соображений цены и качества имеет смысл покупать планахроматические объективы. Они используются при профессиональных исследованиях и имеют адекватную цену. Объективы с большим увеличением (например, 100×) имеют числовую апертуру больше 1, что предполагает использование масла при наблюдении - так называемая иммерсия . Поэтому, если кроме «сухих» объективов вы берёте ещё и иммерсионные, стоит заранее позаботиться об иммерсионном масле. Его показатель преломления обязательно должен соответствовать вашему конкретному объективу.

Конечно, это не весь список параметров, которые следует учитывать при покупке микроскопа. Иногда бывает важно обратить внимание на устройство и расположение предметного столика и рукояток для управления им. Стоит выбрать и тип осветителя, которым может быть как обычная лампа накаливания, так и светодиод, который светит ярче и греется меньше. Также микроскопы могут иметь индивидуальные особенности. Но основное, что стоило бы сказать об их устройстве, пожалуй, сказано. Каждая дополнительная опция - это добавка к цене, поэтому выбор модели и комплектации - это удел конечного потребителя.

В последнее время наметилась тенденция покупки микроскопов для детей. Такие устройства обычно являются монокулярами с небольшим набором объективов и скромными параметрами, стоят недорого и могут послужить хорошей отправной точкой не только для непосредственно наблюдений, но и для ознакомления с основными принципами работы микроскопа. После этого ребёнку уже можно будет купить более серьёзное устройство на основании выводов, сделанных при работе с «бюджетной» моделью.

Как смотреть?

Любительское наблюдение не предполагает исключительных навыков ни в работе с микроскопом, ни в подготовке препаратов. Конечно, можно купить далеко не дешёвые наборы уже готовых препаратов, но тогда не таким ярким будет ощущение вашего личного присутствия в исследовании, да и готовые препараты рано или поздно наскучат. Поэтому, купив микроскоп, стоит задуматься о реальных объектах для наблюдения. Кроме того, вам понадобятся хоть и специальные, но доступные средства для подготовки препаратов.

Наблюдение в проходящем свете предполагает, что исследуемый объект является достаточно тонким. Даже не каждая кожура с ягоды или фрукта сама по себе обладает необходимой толщиной, поэтому в микроскопии исследуют срезы. В домашних условиях достаточно адекватные срезы можно делать обычными лезвиями для бритья. При определённой сноровке можно достигнуть толщины среза в несколько клеточных слоёв, что во многом повысит дифференцируемость объектов препарата. В идеале стоит работать с моноклеточным слоем ткани, ибо несколько слоёв клеток, наложенных друг на друга, создают нечёткое и сумбурное изображение.

Исследуемый препарат помещается на стекло предметное и, в случае необходимости, накрывается стеклом покровным. Поэтому, если в комплекте к микроскопу стёкла не прилагаются, их следует купить отдельно. Сделать это можно в ближайшем магазине медицинской техники. Однако не каждый препарат хорошо прилегает к стеклу, поэтому применяют методы фиксации. Основными являются фиксация огнём и спиртом. Первый метод требует определённого навыка, так как можно попросту «спалить» препарат. Второй способ зачастую более оправдан. Чистый спирт достать не всегда возможно, поэтому в аптеке в качестве заменителя можно приобрести антисептик, который, по сути, является спиртом с примесями. Там же стоит купить йод и зелёнку. Эти привычные для нас средства дезинфекции на деле оказываются ещё и хорошими красителями для препаратов. Ведь не всякий препарат открывает свою сущность при первом взгляде. Иногда ему нужно «помочь», подкрасив его форменные элементы: ядро, цитоплазму, органеллы.

Для взятия образцов крови следует приобрести скарификаторы, пипетки и вату. Всё это есть в продаже в медицинских магазинах и аптеках. Кроме того, для сбора объектов из дикой природы следует запастись маленькими пакетиками и баночками. Брать с собой баночку для набора воды из ближайшего водоёма при выезде на природу должно стать у вас хорошей привычкой.

Что смотреть?

Микроскоп приобретён, инструменты закуплены - пора начинать. И начать следует с самого доступного. Что может быть доступнее кожуры репчатого лука (рис. 1 и 2)? Являясь тонкой сама по себе, кожура лука, будучи подкрашенной йодом, обнаруживает в своём строении чётко дифференцируемые ядра. Этот опыт, хорошо знакомый со школы, пожалуй, и стоит провести первым. Саму кожуру лука нужно залить йодом и оставить окрашиваться на 10–15 минут, после чего нужно промыть её под струёй воды.

Кроме того, йод можно использовать для окраски картофеля (рис. 3). Не стоит забывать, что срез необходимо делать как можно более тонким. Буквально 5–10 минут пребывания среза картофеля в йоде проявят пласты крахмала, которые окрасятся в синий цвет. Йод является достаточно универсальным красителем. Им можно окрашивать широкий спектр препаратов.

Рисунок 1. Кожица лука (увеличение: 1000×). Окраска йодом. На фотографии дифференцируется ядро в клетке.

Рисунок 2. Кожица лука (увеличение: 1000×). Окраска Азур-Эозином. На фотографии в ядре дифференцируется ядрышко.

Рисунок 3. Зерна крахмала в картофеле (увеличение: 100×). Окраска йодом.

На балконах жилых домов часто скапливается большое количество трупов летающих насекомых. Не торопитесь от них избавляться: они могут послужить ценным материалом для исследования. Как видно из фотографий, вы обнаружите, что крылья насекомых волосатые (рис. 4–6). Насекомым это необходимо для того, чтобы крылья не намокали . В силу большого поверхностного натяжения, капли воды не могут «провалиться» сквозь волоски и коснуться крыла.

Это явление называется гидрофобностью . Подробно мы о нем говорили в статье «Физическая водобоязнь ». - Ред.

Рисунок 4. Крыло божьей коровки (увеличение: 400×).

Рисунок 5. Крыло бибионида (увеличение: 400×).

Рисунок 6. Крыло бабочки боярышницы (увеличение: 100×).

Если вы когда-нибудь задевали крыло бабочки или моли, то, наверное, замечали, что с неё слетает какая-то «пыль». На фотографиях отчётливо видно, что этой пылью являются чешуйки с их крыльев (рис. 7). Они имеют разную форму и достаточно легки на отрыв.

Кроме того, можно поверхностно изучить строение конечностей членистоногих (рис. 8), рассмотреть хитиновые плёнки - например, на спине таракана (рис. 9). При должном увеличении можно убедиться, что такие плёнки состоят из плотно прилегающих (возможно, сросшихся) чешуек.

Рисунок 7. Чешуйки с крыльев моли (увеличение: 400×).

Рисунок 8. Конечность паука (увеличение: 100×).

Рисунок 9. Плёнка на спине таракана (увеличение: 400×).

Следующее, что стоило бы понаблюдать - это кожура ягод и фруктов (рис. 10 и 11). Не все фрукты и ягоды обладают приемлемой для наблюдения в микроскоп кожурой. Либо её клеточное строение может быть не дифференцируемым, либо толщина не позволит добиться чёткого изображения. Так или иначе, придётся сделать немало попыток, прежде чем вы получите хороший препарат. Вам придётся перебрать разные сорта винограда - например, для того, чтобы найти тот, у которого красящие вещества в кожуре имели бы «приятную для глаза» форму, или сделать несколько срезов кожицы сливы, пока не добьётесь моноклеточного слоя. В любом случае, вознаграждение за проделанную работу будет достойным.

Рисунок 10. Кожура чёрного винограда (увеличение: 1000×).

Рисунок 11. Кожура сливы (увеличение: 1000×).

Рисунок 12. Лист клевера (увеличение: 100×). Некоторые клетки содержат тёмнокрасный пигмент.

Достаточно доступным для исследования объектом является зелень: трава, водоросли, листья (рис. 12 и 13). Но, несмотря на повсеместную распространённость, выбрать и приготовить хороший образец бывает не так-то просто.

Самым интересным в зелени являются, пожалуй, хлоропласты (рис. 14 и 15). Поэтому срез должен быть исключительно тонким. Нередко приемлемой толщиной обладают зелёные водоросли, встречающиеся в любых открытых водоёмах.

Рисунок 13. Лист земляники (увеличение: 40×).Рисунок 16. Плавающая водоросль со жгутиком (увеличение: 400×).

Рисунок 17. Детёныш улитки (увеличение: 40×).

Рисунок 18. Мазок крови. Окраска Азур-Эозином по Романовскому (увеличение: 1000×). На фотографии эозинофил на фоне эритроцитов.

Сам себе учёный

Видео 1. Биение сердца улитки (увеличение оптического микроскопа 100×).

После исследования простых и доступных препаратов естественным желанием является усложнение техник наблюдения и расширение класса изучаемых объектов. Для этого, во-первых, понадобится литература по специальным методам исследования, а, во-вторых, специальные средства. Эти средства, хотя и являются своими для каждого типа объектов, всё-таки обладают некоторой общностью и универсальностью. Например, всеобще известный метод окраски по Граму, когда разные виды бактерий после окраски дифференцируются по цветам, может быть применён и при окраске других, не бактериальных, клеток. Близким к нему по сути является и метод окраски мазков крови по Романовскому. В продаже имеется как уже готовый жидкий краситель, так и порошок, состоящий из таких красящих веществ, как азур и эозин. Все красители можно купить в специализированных медико-биологических магазинах, либо заказать в интернете. Если же по каким-то причинам вы не можете достать краситель для крови, можно попросить лаборанта, делающего вам анализ крови в больнице, приложить к анализу стёклышко с окрашенным мазком вашей крови.

Продолжая тему исследования крови, нельзя не упомянуть камеру Горяева - устройство для подсчёта форменных элементов крови. Будучи важным инструментом для оценки количества эритроцитов в крови ещё в те времена, когда не было устройств для автоматического анализа её состава, камера Горяева также позволяет измерять размеры объектов благодаря нанесённой на неё разметке с известными размерами делений. Методы исследования крови и других жидкостей с помощью камеры Горяева описаны в специальной литературе.

Заключение

В данной статье я постарался рассмотреть основные моменты, связанные с выбором микроскопа, подручных средств и основные классы объектов для наблюдения, которые нетрудно встретить в быту и на природе. Как уже было сказано, специальные средства наблюдения предполагают наличие хотя бы начальных навыков работы с микроскопом, поэтому их обзор выходит за рамки данной статьи. Как видно из фотографий, микроскопия может стать приятным хобби, а может быть, для кого-то даже и искусством.

В современном мире, где разнообразные технические средства и устройства находятся в шаговой доступности, каждый сам решает, на что ему потратить собственные деньги. Из развлекательных соображений это может быть дорогостоящий ноутбук или телевизор с запредельным размером диагонали. Но находятся и те, кто отводит свой взор от экранов и направляет его либо далеко в космос, приобретая телескоп, либо, смотря в окуляр микроскопа, проникают взглядом глубоко внутрь. Внутрь той природы, частью которой мы являемся.

Литература

1. Ландсберг Г.С. (2003). Оптика. § 92 (стр. 301);
2. Гуревич А.А. (2003). Пресноводные водоросли;
3. Козинец Г.И. (1998). Атлас клеток крови и костного мозга;
4. Коржевский Д.Э. (2010). Основы гистологичесой техники..

Можно посмотреть видео, демонстрирующие увеличение данных организмов под микроскопом. Это современные устройства, позволяющие рассмотреть невидимые человеческому глазу частицы. Они дают возможность достаточно точно узнать, как устроен мир одноклеточных, а также что такое бактерия, максимально подробно.

Разновидности микроскопов

Познакомиться с импровизированным видео под увеличительными линзами, где бактерии двигаются, можно в лабораторных и домашних условиях. Все зависит от наличия специального оборудования. Микроскопы, позволяющие производить наблюдение за организмами, имеют свою классификацию, построенную на основе конструкции оборудования, предоставляемых им возможностей. Выделяют следующие доступные виды:

• обычный (биологические лаборатории, классы образовательных учреждений);
• фазово-контрастный (исследует бактерии в моче);
• темнопольный;
• электронный.

На фото продемонстрированы данные категории для , которые можно приобрести. Ознакомившись с видео, можно без труда научиться пользоваться каждой моделью, не допуская ошибок.

Выбор подходящей модели

Многих начинающих исследователей интересует, какой прибор выбрать, чтобы рассмотреть кисломолочные, а также другие распространенные категории бактерий.

Бюджетный сегмент микроскопов, демонстрирующих 640-кратное увеличение, не даст того эффекта, который можно оценить на видео, сделанном более мощным микроскопом. Бактерии в моче, к примеру, можно увидеть только под линзами оборудования, увеличивающим в 1000 крат и больше.

Электронная микроскопия: эффективный метод

При помощи электронного устройства ученым удалось проследить процесс деления клетки. На фото можно увидеть бактерию стафилококка, часто присутствующую в моче человека и вызывающую серьезные заболевания, в состоянии деления. Исследования дали возможность снимать видео для изучения процессов на базе образовательных учреждений.

Что можно рассмотреть?

Каждый теперь может увидеть фото и видео всех известных науке бактерий в свободном доступе. Кисломолочные - это кокки и палочки, бактерии в моче - правильной формы шары (стафилококки), прямые палочки, нити (протеусы). Особенно хорошо они видны под электронным прибором на фото.

Исследуемый материал нужно фиксировать специальным методом, чтобы избежать быстрого распада и снизить уровень токсичности (второе актуально для исследования не всегда безопасных микроорганизмов в моче).

Увидеть бактерии в электронный микроскоп можно после предварительного нагрева стекла, на который нанесен образец для рассмотрения. Не обязательно покупать горелку – бытовые источники огня и стандартный пинцет позволят это сделать. В этих же целях можно использовать метиловый спирт или ацетон. Химическая фиксация требует осторожности (лучше рассмотреть для начала видео). Далее производится окраска образца с последующим увеличением его под микроскопом (наиболее распространенная краска - метиленовая синяя).

Учитывая, какой вид бактериальных организмов был окрашен, можно увидеть палочки или шарик. Они могут присутствовать в открытых ранах или моче человека.

Подвижные и неподвижные организмы

Под электронным или обычным микроскопом с многократным увеличением будет видно движение клеток. Независимо от того, какой тип бактерий исследуется – шары-стафилоккоки (находящиеся в моче) или кисломолочные, с жгутиками или без – они не останутся неподвижными. Возникает закономерный вопрос: почему двигаются те образцы, у которых жгутиков от природы нет?

Причина - не самостоятельное движение, как у имеющих дополнительные элементы, позволяющие шевелиться, а броуновское движение (беспорядочное, теплового типа). Палочки и нити могут.

Станислав Яблоков, Ярославский государственный университет им. П. Г. Демидова

Вот уже два года, как я наблюдаю за микромиром у себя дома, и год, как снимаю его на фотокамеру. За это время собственными глазами увидел, как выглядят клетки крови, чешуйки, опадающие с крыльев бабочек, как бьётся сердце улитки. Конечно, многое можно было бы узнать из учебников, видеолекций и тематических сайтов. Но при этом не было бы ощущения присутствия, близости к тому, что не видно невооружённым глазом. Что это не просто слова из книжки, а личный опыт. Опыт, который сегодня доступен каждому.

Кожица лука. Увеличение 1000×. Окраска йодом. На фотографии видно клеточное ядро.

Кожица лука. Увеличение 1000×. Окраска азур-эозином. На фотографии в ядре заметно ядрышко.

Картофель. Синие пятна - зёрна крахмала. Увеличение 100×. Окраска йодом.

Плёнка на спине таракана. Увеличение 400×.

Кожура сливы. Увеличение 1000×.

Крыло жучка бибиониды. Увеличение 400×.

Крыло бабочки боярышницы. Увеличение 100×.

Чешуйки с крыльев моли. Увеличение 400×.

Хлоропласты в клетках травы. Увеличение 1000×.

Детёныш улитки. Увеличение 40×.

Лист клевера. Увеличение 100×. Некоторые клетки содержат тёмно-красный пигмент.

Лист земляники. Увеличение 40×.

Хлоропласты в клетках водоросли. Увеличение 1000×.

Мазок крови. Окраска азур-эозином по Романовскому. Увеличение 1000×. На фотографии: эозинофил на фоне эритроцитов.

Мазок крови. Окраска азур-эозином по Романовскому. Увеличение 1000×. На фотографии: слева - моноцит, справа - лимфоцит.

Что купить

Театр начинается с вешалки, а микросъёмка с покупки оборудования, и прежде всего - микроскопа. Одна из основных его характеристик - набор доступных увеличений, которые определяются произведением увеличений окуляра и объектива.

Не всякий биологический образец хорош для просмотра при большом увеличении. Связано это с тем, что чем больше увеличение оптической системы, тем меньше глубина резкости. Следовательно, изображение неровных поверхностей препарата частично будет размыто. Поэтому важно иметь набор объективов и окуляров, позволяющий вести наблюдения с увеличением от 10-20 до 900-1000×. Иногда бывает оправданно добиться увеличения 1500× (окуляр 15 и объектив 100×). Большее увеличение бессмысленно, так как более мелкие детали не позволяет видеть волновая природа света.

Следующий немаловажный момент - тип окуляра. «Сколькими глазами» вы хотите рассматривать изображение? Обычно выделяют монокулярную, бинокулярную и тринокулярную его разновидности. В случае монокуляра придётся щуриться, утомляя глаз при длительном наблюдении. В бинокуляр смотрят обоими глазами (не следует путать его со стереомикроскопом, дающим объёмное изображение). Для фото- и видеосъёмки микрообъектов понадобится «третий глаз» - насадка для установки аппаратуры. Многие производители выпускают специальные камеры для своих моделей микроскопов, но можно использовать и обычный фотоаппарат, купив к нему переходник.

Наблюдение при больших увеличениях требует хорошего освещения в силу небольшой апертуры объективов. Световой пучок от осветителя, преобразованный в оптическом устройстве - конденсоре, освещает препарат. В зависимости от характера освещения существует несколько способов наблюдения, самые распространённые из которых - методы светлого и тёмного поля. В первом, самом простом, знакомом многим ещё со школы, препарат освещают равномерно снизу. При этом через оптически прозрачные детали препарата свет распространяется в объектив, а в непрозрачных он поглощается и рассеивается. На белом фоне получается тёмное изображение, отсюда и название метода. С тёмнопольным конденсором всё иначе. Световой пучок, выходящий из него, имеет форму конуса, лучи в объектив не попадают, а рассеиваются на непрозрачном препарате, в том числе и в направлении объектива. В итоге на тёмном фоне виден светлый объект. Такой метод наблюдения хорош для исследования прозрачных малоконтрастных объектов. Поэтому, если вы планируете расширить набор методов наблюдения, стоит выбирать модели микроскопов, в которых предусмотрена установка дополнительного оборудования: конденсора тёмного поля, тёмнопольной диафрагмы, устройств фазового контраста, поляризаторов и т.п.

Оптические системы не идеальны: прохождение света через них сопряжено с искажениями изображения - аберрациями. Поэтому объективы и окуляры стараются изготавливать так, чтобы эти аберрации максимально устранить. Всё это сказывается на их конечной стоимости. Из соображений цены и качества имеет смысл покупать планахроматические объективы для профессиональных исследований. Сильные объективы (с увеличением, например, 100×) имеют числовую апертуру больше 1 при использовании иммерсии, масла с высоким показателем преломления, раствора глицерина (для УФ-области) или просто воды. Поэтому, если кроме «сухих» объективов вы берёте ещё и иммерсионные, стоит заранее позаботиться об иммерсионной жидкости. Её показатель преломления обязательно должен соответствовать конкретному объективу.

Иногда следует обратить внимание на устройство предметного столика и рукояток для управления им. Стоит выбрать и тип осветителя, которым может быть как обычная лампа накаливания, так и светодиод, который ярче и греется меньше. Микроскопы тоже имеют индивидуальные особенности. Каждая дополнительная опция - это добавка в цене, поэтому выбор модели и комплектации остаётся за потребителем.

Сегодня нередко покупают недорогие микроскопы для детей, монокуляры с небольшим набором объективов и скромными параметрами. Они могут послужить хорошей отправной точкой не только для исследования микромира, но и для ознакомления с основными принципами работы микроскопа. После этого ребёнку уже стоит купить более серьёзное устройство.

Как смотреть

Можно купить далеко не дешёвые наборы готовых препаратов, но тогда не таким ярким будет ощущение личного участия в исследовании, да и наскучат они рано или поздно. Поэтому следует позаботиться и об объектах для наблюдения, и о доступных средствах для подготовки препаратов.

Наблюдение в проходящем свете предполагает, что исследуемый объект достаточно тонок. Даже кожура ягоды или фрукта слишком толста, поэтому в микроскопии исследуют срезы. В домашних условиях их делают обычными бритвенными лезвиями. Чтобы не смять кожуру, её помещают между кусочками пробки или заливают парафином. При определённой сноровке можно достигнуть толщины среза в несколько клеточных слоёв, а в идеале следует работать с моноклеточным слоем ткани - несколько слоёв клеток создают нечёткое сумбурное изображение.

Исследуемый препарат помещают на предметное стекло и в случае необходимости закрывают покровным. Купить стёкла можно в магазине медицинской техники. Если препарат плохо прилегает к стеклу, его фиксируют, слегка смачивая водой, иммерсионным маслом или глицерином. Не всякий препарат сразу открывает свою структуру, иногда ему нужно «помочь», подкрасив его форменные элементы: ядра, цитоплазму, органеллы. Неплохими красителями служат йод и «зелёнка». Йод достаточно универсальный краситель, им можно окрашивать широкий спектр биологических препаратов.

При выезде на природу следует запастись баночками для набора воды из ближайшего водоёма и маленькими пакетиками для листьев, высохших остатков насекомых и т.п.

Что смотреть

Микроскоп приобретён, инструменты закуплены - пора начинать. И начать следует с самого доступного - например, кожуры репчатого лука. Тонкая сама по себе, подкрашенная йодом, она обнаруживает в своём строении чётко различимые клеточные ядра. Этот опыт, хорошо знакомый со школы, и стоит провести первым. Луковую кожуру нужно залить йодом на 10-15 минут, после чего промыть под струёй воды.

Кроме того, йод можно использовать для окраски картофеля. Срез необходимо сделать как можно более тонким. Буквально 5-10 минут его пребывания в йоде проявят пласты крахмала, который окрасится в синий цвет.

На балконах часто скапливается большое количество трупиков летающих насекомых. Не торопитесь от них избавляться: они могут послужить ценным материалом для исследования. Как видно из фотографий, вы обнаружите, что на крыльях насекомых есть волоски, которые защищают их от намокания. Большое поверхностное натяжение воды не позволяет капле «провалиться» сквозь волоски и коснуться крыла.

Если вы когда-нибудь задевали крыло бабочки или моли, то, наверное, замечали, что с неё слетает какая-то «пыль». На снимках отчётливо видно, что это не пыль, а чешуйки с крыльев. Они имеют разную форму и довольно легко отрываются.

Кроме того, с помощью микроскопа можно изучить строение конечностей насекомых и пауков, рассмотреть, например, хитиновые плёнки на спине таракана. И при должном увеличении убедиться, что такие плёнки состоят из плотно прилегающих (возможно, сросшихся) чешуек.

Не менее интересный объект для наблюдения - кожура ягод и фруктов. Однако либо её клеточное строение может быть неразличимым, либо её толщина не позволит добиться чёткого изображения. Так или иначе, придётся сделать немало попыток, прежде чем получится хороший препарат: перебрать разные сорта винограда, чтобы найти тот, у которого красящие вещества кожуры имели бы интересную форму, или сделать несколько срезов кожицы сливы, добиваясь моноклеточного слоя. В любом случае вознаграждение за проделанную работу будет достойным.

Ещё более доступны для исследования трава, водоросли, листья. Но, несмотря на повсеместную распространённость, выбрать и приготовить из них хороший препарат бывает непросто. Самое интересное в зелени - это, пожалуй, хлоропласты. Поэтому срез должен быть исключительно тонким.

Приемлемой толщиной нередко обладают зелёные водоросли, встречающиеся в любых открытых водоёмах. Там же можно найти плавучие водоросли и микроскопических водных обитателей - мальков улитки, дафний, амёб, циклопов и туфелек. Маленький детёныш улитки, оптически прозрачный, позволяет разглядеть у себя биение сердца.

Сам себе исследователь

После изучения простых и доступных препаратов захочется усложнить технику наблюдения и расширить класс исследуемых объектов. Для этого понадобится и специальная литература, и специализированные средства, свои для каждого типа объектов, но всё-таки обладающие некоторой универсальностью. Например, метод окраски по Граму, когда разные виды бактерий начинают различаться по цвету, можно применить и для других, не бактериальных, клеток. Близок к нему и метод окраски мазков крови по Романовскому. В продаже имеется как уже готовый жидкий краситель, так и порошок, состоящий из его компонентов - азура и эозина. Их можно купить в специализированных магазинах либо заказать в интернете. Если раздобыть краситель не удастся, можно попросить у лаборанта, делающего вам анализ крови в поликлинике, стёклышко с окрашенным её мазком.

Продолжая тему исследования крови, следует упомянуть камеру Горяева - устройство для подсчёта количества клеток крови и оценки их размеров. Методы исследования крови и других жидкостей с помощью камеры Горяева описаны в специальной литературе.

В современном мире, где разнообразные технические средства и устройства находятся в шаговой доступности, каждый сам решает, на что ему потратить деньги. Это может быть дорогостоящий ноутбук или телевизор с запредельным размером диагонали. Находятся и те, кто отводит свой взор от экранов и направляет его далеко в космос, приобретая телескоп. Микроскопия может стать интересным хобби, а для кого-то даже и искусством, средством самовыражения. Глядя в окуляр микроскопа, проникают глубоко внутрь той природы, часть которой мы сами.

«Наука и жизнь» о микросъёмке:

Микроскоп «Аналит» - 1987, № 1.

Ошанин С. Л. С микроскопом у пруда. - 1988, № 8.

Ошанин С. Л. Невидимая миру жизнь. - 1989, № 6.

Милославский В. Ю. . - 1998, № 1.

Мологина Н. . - 2007, № 4.

Словарик к статье

Апертура - действующее отверстие оптической системы, определяемое размерами зеркал, линз, диафрагм и других деталей. Угол α между крайними лучами конического светового пучка называется угловой апертурой. Числовая апертура А = n sin(α/2), где n - показатель преломления среды, в которой находится объект наблюдения. Разрешающая способность прибора пропорциональна А, освещённость изображения А 2 . Чтобы увеличить апертуру, применяют иммерсию.

Иммерсия - прозрачная жидкость с показателем преломления n > 1. В неё погружают препарат и объектив микроскопа, увеличивая его апертуру и тем самым повышая разрешающую способность.

Планахроматический объектив - объектив с исправленной хроматической аберрацией, который создаёт плоское изображение по всему полю. Обычные ахроматы и апохроматы (аберрации исправлены для двух и для трёх цветов соответственно) дают криволинейное поле, которое исправить невозможно.

Фазовый контраст - метод микроскопических исследований, основанный на изменении фазы световой волны, прошедшей сквозь прозрачный препарат. Фаза колебания не видна простым глазом, поэтому специальная оптика - конденсор и объектив - превращает разность фаз в негативное или позитивное изображение.

Моноциты - одна из форм белых клеток крови.

Хлоропласты - зелёные органеллы растительных клеток, отвечающие за фотосинтез.

Эозинофилы - клетки крови, играющие защитную роль при аллергических реакциях.

В списке хороших подарков на день рождения шести-семилетнему "почемучке" микроскопы стоят в первых рядах. Как выбрать первый детский микроскоп? Что с ним делать дальше? На эти и другие непростые вопросы попробуем ответить вместе.

Если вы заглянете в любой реальный или виртуальный магазин развивающих игрушек , то среди множества товаров непременно отыщете и детские микроскопы. Кажется, что мода на них возникла совсем недавно, в эпоху тотального "развивания" детворы едва ли не с пеленок. Но это не совсем так. Подобные игрушки были известны еще в XVIII веке. Тогда их называли "блошиными стеклами". В яркую картонную трубочку длиной около 2 см вставлялась с одной стороны двояковыпуклая линза, а с другой – плоское стекло с прикрепленным к нему объектом. Например, блохой (отсюда и "блошиное стекло"). Стоили такие игрушки недорого и пользовались большой популярностью. Современные детские микроскопы тоже весьма популярны.

Для чего малышу микроскоп?

Среди дошкольников отыскать тех, кого не интересует устройство всего живого на Земле, очень не просто. Ежедневно дети задают десятки сложнейших вопросов своим мамам и папам. Любознательных малышей интересует определенно все: из чего состоят животные и растения, чем жжется крапива, почему одни листочки гладкие, а другие – пушистые, как стрекочет кузнечик, отчего помидор красный, а огурец – зеленый. И именно микроскоп даст возможность найти ответы на многие детские "почему". Куда интереснее не просто послушать мамин рассказ о каких-то там клетках, а посмотреть на эти клетки собственными глазами. Трудно даже представить, насколько захватывающие картинки можно увидеть в окуляр микроскопа, какие удивительные открытия сделает ваш маленький естествоиспытатель.

Занятия с микроскопом помогут малышу расширить знания об окружающем мире, создадут необходимые условия для познавательной деятельности, экспериментирования, систематического наблюдения за всевозможными живыми и не живыми объектами. У малыша будет развиваться любознательность, интерес к происходящим вокруг него явлениям. Он будет ставить вопросы и самостоятельно искать на них ответы. Маленький исследователь сможет совсем иначе взглянуть на самые простые вещи, увидеть их красоту и уникальность. Все это станет крепкой основой для дальнейшего развития и обучения.

Нужно отметить, что очень важна заинтересованность кого-нибудь из взрослых: мамы, папы, старших брата или сестры. Тогда они смогут передать свою увлеченность малышу. Сам кроха, если, конечно, он не прирожденный биолог, вряд ли будет долго возиться с микроскопом без вашей активной помощи и участия.

Какие бывают микроскопы

Детский микроскоп ничем принципиально не отличается от микроскопа биологического. Это не макет и не игрушка, а действующий оптический прибор. И, часто, такие микроскопы имеют очень приличную оптику и большое увеличение. Давайте рассмотрим типы микроскопов и попробуем определить их основные плюсы и минусы.

Итак, чаще всего в магазине вы встретите так называемый прямой биологический микроскоп (монокулярный, т.е. имеющий один окуляр). С похожим прибором сталкивался любой из нас на уроках школьной биологии. Это классический вариант микроскопа, только оформлен он необычно и весело, чтобы понравиться своему маленькому хозяину (может быть раскрашен в яркие цвета или иметь не совсем обычную форму). С его помощью можно рассматривать как прозрачные объекты (на предметных стеклах в проходящем свете), так и непрозрачные (в отраженном свете). Важная характеристика любого микроскопа – его увеличение. Обычно микроскопы имеют три сменных объектива. Но увеличивает не только объектив. Окуляр тоже имеет свое собственное увеличение (как правило, 10 или 20 крат). Для того, чтобы посчитать общее увеличение микроскопа, нужно увеличение окуляра (всегда написано на окуляре) умножить на увеличение объектива. Так, если микроскоп имеет окуляр с 20-тикратным увеличением и объективы 4, 10 и 40, при смене объективов получаем увеличения 80, 200 и 800 крат. Современные световые микроскопы могут создавать увеличение в 1500–3000 крат. Стоит ли покупать прибор с таким увеличением в качестве первого микроскопа ребенку дошкольнику? Вероятно, не стоит. Даже для очень серьезных экспериментов малышу вряд ли понадобится увеличение больше 400–600 крат. Микробов, правда, рассмотреть не удастся. Но, если кто-нибудь из родителей не имеет специального образования, вы, скорее всего, не увидите их и в "крутой" микроскоп. Для приготовления микробного препарата нужно использовать специальные методы окраски мазка, очень мощное освещение и иммерсионные объективы (объектив с большим увеличением погружается в специальное иммерсионное масло, обычно кедровое, для устранения рассеивания света). Но расстраиваться нет причин. И без микробов маленькому биологу с головой хватит объектов для изучения.

Очень хорошим выбором для малыша станет стереомикроскоп (бинокулярный). Он имеет два расположенных под углом друг к другу окуляра, что создает стереоизображение. И хотя такие микроскопы дают относительно небольшие увеличения (до 100), зато позволяют рассматривать практически любые предметы, которые нас окружают. Это поможет малышу увидеть многие обыденные вещи совсем в ином свете. Для такого микроскопа не нужно мощное освещение. И, кроме всего прочего, бинокулярный микроскоп равномерно нагружает оба глаза, что больше подходит для неокрепшего детского зрения, чем монокуляры. Многие современные микроскопы имеют собственную встроенную подсветку. Обратите на это внимание при выборе прибора. Дополнительный источник света позволяет лучше осветить объект, а, значит, и лучше его рассмотреть.

Есть совсем маленькие, "карманные" микроскопы с небольшим увеличением. Их можно носить с собой на прогулку и рассматривать растения и насекомых прямо на лугу или в лесу.

Если у вас дома есть компьютер, можно обзавестись цифровым микроскопом. Эта дорогая современная игрушка тоже имеет свои достоинства и недостатки. Главное достоинство – возможность вывода изображения на экран монитора. Это превращает микроскоп в подобие увлекательной компьютерной игры. Ребенок может сохранить полученное изображение, отредактировать, раскрасить, подписать при помощи простого графического редактора. А еще можно записывать видеоизображение и даже сделать свой собственный видеофильм о микромире. Микроскоп снимается с подставки, с ним можно пройтись по комнате, поднося к любым предметам и получая на экране их увеличенное изображение. В каком-то смысле такой микроскоп превращается из исследовательского прибора в творческий инструмент. Хорошо ли это? И да, и нет. Если ваш малыш – натура творческая, цифровой микроскоп наверняка придется ему по душе. Если же кроха скорее естествоиспытатель, стремящийся постигнуть тайны мироздания, лучше приобрести для него обычный микроскоп. Вся захватывающая суть микроскопа именно в том, что смотришь в окуляр. Словно заглядываешь одним глазком в неведомый и удивительный мир, другую вселенную...

Оборудуем лабораторию

Для того чтобы занятия с микроскопом не наскучили малышу, организуйте их, как увлекательную игру, добавив известную долю таинственности. Пусть ребенок представит себя настоящим ученым-исследователем. А для этого ему понадобится мини-лаборатория. Выделите малышу полку, где будет стоять микроскоп, храниться образцы и необходимые инструменты для детских исследований. Обычный письменный стол может в считанные минуты превратиться в рабочий уголок. Только непременно позаботьтесь о хорошем освещении. Это снизит неизбежную нагрузку на детские глаза: чем лучше освещен объект, тем легче его разглядеть. Так что лучшее место для микроскопа – возле окна. Да еще прибавьте к этому яркую настольную лампу. Сразу приучайте малыша поддерживать порядок на рабочем месте (в лаборатории всегда должен быть порядок!), а после занятий все за собой убирать. Дайте ребенку всевозможные баночки и коробочки, в которых он сможет хранить свои объекты для исследования и необходимый инвентарь.

Кроме самого микроскопа, вам понадобятся предметные и покровные стекла, пипетки, пинцет, игла. А также некоторые вещества: дистиллированная вода, спирт, водный раствор йода (для окраски). Объясните малышу правила безопасности и строго требуйте их соблюдения. Все-таки микроскоп (даже детский) – не игрушка, а сложный оптический прибор. И колоть орехи им не стоит. Также не обязательно бездумно крутить все подряд винты. Делать это нужно осознанно и с определенной целью. Сразу расскажите малышу, что и для чего в микроскопе предназначено и научите кроху все называть своими именами, а не "штучками" и "колесиками". Замечено, что даже пятилетние малыши быстро осваиваются с микроскопом: подбирают нужное увеличение и наводят резкость, рассматривая все, что попадается под руку.

Первое время не оставляйте малыша с микроскопом один на один. Рассматривать предметы в отраженном свете при небольшом увеличении ваш маленький микроскопист научится быстро. А вот работы с предметными стеклами лучше ему самому пока не доверять, а делать это вместе. Во-первых, приготовление препарата подразумевает манипулирование острыми предметами (лезвие, игла) и химическими веществами. Во-вторых, предметные стекла – вещь крайне хрупкая. Неумелые пальчики могут их легко раздавить и пораниться. Научите малыша пользоваться пинцетом: отделять кусочки исследуемых объектов, класть их на предметный столик. Это будет развивать аккуратность и точность движений маленького исследователя.

Научная экспедиция

Раз уж малыш превратился в ученого-естествоиспытателя, значит, самое время отправиться в научную экспедицию за всевозможными образцами. Для такой необычной прогулки следует запастись несколькими баночками с крышками и коробочками, куда вы будете складывать свои находки. Очень удобна для этих целей коробка от конфет с пластиковыми ячейками или пластиковый лоток для яиц. Еще вам пригодятся маркер, чтобы подписать коробочки с образцами, пинцет и перочинный нож.

Каждый раз можно организовывать "экспедиции" в разные места. Сегодня поищите образцы во дворе, завтра отправьтесь на луг, послезавтра – к водоему. Дайте малышу возможность самому решить, что он хочет забрать домой для изучения. И, конечно, подскажите ему несколько своих идей.

Что же можно собирать? Абсолютно все! Листья, цветочки, лепестки, колючки растений, семена деревьев и цветов. Всевозможные почвы: чернозем, песок, глина. Очень интересно рассмотреть с малышом состав чернозема (хорошо видны остатки растений и даже живые насекомые), песчинки (красивые круглые кристаллики) и вязкую глину. Сразу станет понятно, где лучше расти растениям и почему. Соберите несколько видов лишайников. Они изумительно красивы под микроскопом. Интересно рассматривать мох. Часто в нем можно отыскать крошечных насекомых, которые практически не видны невооруженным глазом. Отломите по кусочку коры разных деревьев. Пригодятся перышки птиц. Зачерпните понемногу воды из лужи и заросшего водоема, прихватите немного водорослей и тины. Всю эту добычу рассортируйте и подпишите. Теперь вашему маленькому биологу хватит работы надолго.

Настраиваем микроскоп

В первую очередь необходимо настроить освещение. Для этого поверните зеркальце под предметным столиком таким образом, чтобы свет настольной лампы отражался от него и проходил через отверстие диафрагмы. Наблюдая в окуляр, поворачивайте зеркало до тех пор, пока все поле зрения (т.е. то, что вы видите в окуляр) не будет равномерно освещено. Теперь положите на предметный столик ваш препарат и зафиксируйте его специальными держателями. Установите объектив с самым маленьким увеличением. Глядя в окуляр, при помощи винтов настройки медленно поднимайте или опускайте тубус микроскопа до тех пор, пока в поле зрения не появится изображение препарата. Во время фокусировки можно осторожно подвигать препарат. Так вам будет легче правильно его расположить. Найдя изображение, вращайте винты еще медленнее, чтобы исследуемый объект стал максимально резким. После этого при необходимости установите большее увеличение. Все, можно рассматривать!

Если к микроскопу прилагается встроенный осветитель, то зеркало вам не понадобится. Также нет необходимости его настраивать, если вы собираетесь рассматривать предметы в отраженном свете. В этом случае просто положите объект на предметный столик, который должен быть максимально освещен, и настройте фокус.

Как приготовить препарат

Для того чтобы рассмотреть какой-нибудь объект в проходящем свете, он должен быть очень тонким и прозрачным (иначе лучи света не смогут сквозь него пройти). Покровные стекла тщательно вымойте, сполосните в спирте (чтобы на них не оставалось пятен) и высушите. Если вы собираетесь исследовать какую-нибудь жидкость (например, молоко, сок или воду), просто капните пару капель на предметное стекло и сверху накройте покровным стеклом. Если объект исследования – кусочек растения, то при помощи острого лезвия срежьте с него тонкую, прозрачную пленочку, возьмите ее пинцетом и положите в центр покровного стекла. Сверху капните одну каплю воды. Капать воду сможет и малыш, а вот работать с лезвием, понятно, придется вам. Если ваш объект прозрачный, его нужно окрасить, добавив одну каплю водного раствора метиленового синего (в народе известен как "синька"). Теперь накрываем все это покровным стеклом, следя, чтобы под ним не осталось пузырьков воздуха, промакиваем лишнюю жидкость и изучаем под микроскопом. Такой препарат называется временным. После его изучения стекла моются и используются для последующих опытов. Если же вам хочется сохранить препарат надолго, перед тем как положить покровное стекло, тонкой иглой нанесите по его краю прозрачный клей, аккуратно придавите (стекла очень хрупкие и легко трескаются!) и оставьте сохнуть на сутки. Теперь это уже постоянный препарат, который можно рассматривать много раз.

Кстати, к большинству микроскопов прилагаются уже готовые микропрепараты и слайды для рассматривания. Такие наборы можно купить и отдельно.

Что можно посмотреть под микроскопом?

Для рассматривания под микроскопом годится буквально все. Начните с небольшого увеличения. Рассмотрите вместе с малышом листочки собранных растений. Многие из них имеют волоски, которые очень интересно рассматривать в микроскоп. Хорошо видно строение листа, жилки. Посмотрите на лист мать-и-мачехи с одной и с другой стороны. Они совершенно разные: одна сторона опушена, другая – нет. Сначала пусть малыш определит это на ощупь, а потом увидит волоски в микроскоп. На листе крапивы можно рассмотреть те самые жгучие волоски, которые доставляют так много неприятностей голым детским ножкам и ручкам. Сорвите по листочку от каждого комнатного растения. Каждый по-своему интересен и неповторим. Если на подоконнике растут кактусы, пусть ради науки пожертвуют несколькими колючками.

Очень красивы лепестки цветов. Можно рассмотреть пыльцу. Для этого перенесите ее мягкой кисточкой с цветка на предметное стекло. Если малышу будет интересно, попробуйте зарисовать, как выглядит пыльца разных растений. Некоторые микроскопы снабжены специальным проектором, который проецирует изображение на бумагу. Так его легче будет зарисовать. Рассмотрите кожуру и мякоть всевозможных овощей и фруктов. Чем они похожи и чем различаются?

Интересно рассматривать волосы и сравнивать их по цвету и толщине. Окажется, что кошачья шерсть тоньше человеческого волоса, а папин волос толще детских. А подсунутый под микроскоп собственный палец может произвести настоящий фурор. Особенно впечатлит грязь под ногтями. Микробов там, конечно, не увидишь. Но и без них выглядит ужасающе. Сразу может поступить требование постричь ногти. Не менее интересно посмотреть, из чего состоит домашняя пыль, как выглядит бумага, вата, нитки, клочки кукольных волос и меха мягких игрушек, рыбьи чешуйки и кости, икринки, мед, капельки молока, кристаллики соли, сахара, лимонной кислоты, соды, льда, всевозможные семечки и крупы, кусочки грибов, камушки и ракушки, привезенные с моря, шишки, бумажные деньги (на них можно отыскать разные знаки, которые не видны без увеличения).

Если у вас есть аквариум, соскребите немного налета с его стенок, положите на предметное стекло, сверху накройте покровным стеклом и рассмотрите при среднем увеличении. Поверьте, это потрясающая картинка! Из болотной воды, которую малыш набрал в "экспедиции", тоже получается интереснейший микропрепарат. Хоть и не микробы, но живые, двигающиеся существа. Фантастика! Кроме зоопланктона, можно увидеть и одноклеточные водоросли со жгутиками. Иногда в воду может попасть лягушачья икра, крошечные головастики и личинки водяных насекомых. А потом рассмотрите воду из-под крана. Есть ли там что-то живое и почему?

Вырастите с малышом плесень на хлебе. Для этого положите кусочек хлеба в стеклянную банку с крышкой (если есть специальная чашка Петри, то в нее), смочите водой и поставьте на несколько дней в теплое место (но не на солнце). Немного выросшей плесени положите в капельку воды на предметное стекло, закройте покровным стеклом, и ваш препарат готов. Можно рассмотреть обычные пекарские дрожжи. Для этого отщипните от брикета маленький кусочек и разведите в капельке воды. А еще можно прорастить пшеничное зернышко и ежедневно наблюдать, какие с ним происходят изменения...

Великие и ужасные

Ну а самые прекрасные объекты для детских исследований – это, бесспорно, насекомые. Где брать образцы для рассматривания, решать вам. Но, думаю, не стоит ловить и убивать насекомых специально. Даже ради науки. Не нужно такой подход делать для малыша нормой. Исключения могут составлять насекомые "вредные": муха, комар, таракан, колорадский жук. Этих "надоед" всегда можно отыскать с избытком. Очень интересно рассматривать под микроскопом (особенно бинокулярным) муху. Обратите внимание малыша на устройство ее глаза, ножек, крыльев. Посмотрите крыло с обеих сторон. Сверху хорошо видно его строение, а снизу вам представится очень красивая картинка: радужные парчовые переливы. У комара обратите внимание на "кусающее" устройство – хоботок.

Поищите на лугу крыло бабочки. Под микроскопом на нем видна пыльца. Обследуйте паутину. Там всегда можно найти погибших мелких насекомых. Просто поразительно, как сложно устроены такие крошечные, неприметные существа. Прочитайте с малышом книгу Я. Ларри "Необыкновенные приключения Карика и Вали". Наверное, Карик и Валя видели насекомых почти такими же – огромными и ужасающими.

Изучаем Чиполлино

Микроскоп поможет малышу узнать о том, что все живое состоит из клеток. Под микроскопом можно увидеть не только клетку, но и рассмотреть ее строение. Для этого вместе с ребенком приготовьте простой и наглядный препарат из обычного репчатого лука. Почему лук? У этого растения очень крупные клетки, и они отчетливо видны при сравнительно небольшом увеличении. Итак, разрежьте луковицу на несколько частей и отделите один сочный слой. Отрежьте от него небольшой кусочек, а затем с вогнутой стороны кусочка пинцетом отделите тонкую пленочку. На предметное стекло капните дистиллированной воды, положите в нее пленочку и аккуратно расправьте иглой. Затем добавьте пару капель водного раствора метиленового синего или водного раствора йода. Делать это нужно для того, чтобы бесцветные клетки окрасились и стали лучше заметны. Если удастся отыскать красно-фиолетовую луковицу, краситель можно не добавлять. Полученную "красоту" накройте сверху покровным стеклом и промокните выступившую жидкость. Попробуйте рассмотреть препарат сначала при маленьком, а затем при большом увеличении. Расскажите малышу, что и растения и животные состоят из крошечных клеточек. Вот они-то и видны в микроскоп, будто маленькие кирпичики. А почему их назвали клетками? Это имя придумал английский ботаник Р.Гук. Рассматривая под микроскопом срез пробки, он заметил, что она состоит "из множества коробочек". А еще он называл эти "коробочки" камерами и... клетками. Ведь, правда, похоже, что кто-то расчертил луковую пленочку на клеточки.

При большом увеличении хорошо видна клеточная стенка, ядро, вакуоль. Объясните малышу, что клеточная стенка – это перегородка, стеночка между клетками. Она защищает клетку и помогает сохранить нужную форму. Благодаря ядру клетка растет и размножается. А внутри вакуоли находится клеточный сок. Тот самый, который брызжет в разные стороны и вызывает слезы, когда мы режем лук.

Красный? Зеленый?

Спросите малыша, почему овощи и фрукты бывают разных цветов. Он попытается ответить на вопрос, выдумывая фантастические версии. Внимательно выслушайте его предположения, а потом предложите выяснить это наверняка. Для опыта вам понадобится несколько предметных стекол, мякоть всевозможных плодов (арбуз, тертая морковь, помидор, красный и зеленый перец, ягоды рябины и др.), зеленые листья растений. Капните на предметное стекло несколько капель воды, поместите туда немного мякоти спелого помидора и расщепите ее иглой. Накройте покровным стеклом и рассмотрите вместе с малышом под микроскопом. Вы сможете увидеть внутри клеток особые включения красного цвета – пластиды. Именно они придают спелым овощам и фруктам красный, желтый или оранжевый цвет. Зеленые листья и плоды тоже содержат пластиды, но зеленого цвета. А уже знакомый нам лук или картофель белые потому, что их пластиды бесцветны. Поэкспериментируйте с самыми разными овощами и фруктами, чтобы малыш смог в этом убедиться. А затем расскажите ему, что пластиды одного вида могут превращаться в другой. Вот почему зеленый помидор поспевает и становится красным. А что происходит с зелеными листьями осенью, почему они желтеют и краснеют? Думаю, теперь юный биолог и сам сможет найти ответ на этот вопрос. Ну, разве это не замечательно?

Итак, подведем итог. Микроскоп – штука очень увлекательная. Однажды заболев им, маленький человечек может пронести свою любовь к исследованиям через всю жизнь. И какой бы деятельности не посвятили себя ваши подросшие сын или дочка в будущем, эти детские эксперименты непременно сослужат им хорошую службу. Интересных вам наблюдений и удивительных открытий!

Строение бактерий много проще и однообразнее, чем строение простейших, и здесь нет такого богатства форм, как у инфузорий. Однако это единообразие и простота строения делают бактерии очень хорошей моделью для многих опытов. Еще проще устроены, и поэтому еще лучше, как модель, вирусы. Но о них - после, в особой главе.

Чтобы посмотреть на живые бактерии, нам с вами придется поискать более сильные и сложные микроскопы, чем те, в которые можно рассмотреть инфузории. Без увеличения в 600-800 раз тут не обойтись.

Зато источник, в котором всегда можно найти множество разнообразных бактерий, доступен всегда. Это - ваш собственный рот. Соскребите зубной налет и размешайте его в капельке воды или слюны на предметном стекле. Этого вам хватит для ознакомления с основными формами бактерий.

Если вы посмотрите на них в обычный микроскоп, употребляющийся в медицинских и биологических лабораториях, то, наверное, разочаруетесь. Будут видны сероватые, с нечеткими контурами, очень маленькие палочки, шарики, нити. Разве их сравнить с причудливыми, как тропические рыбы, инфузориями?

В так называемый фазово-контрастный микроскоп вы сможете увидеть больше. Отличие этого микроскопа от обычного сводится к тому, что частицы, одинаково прозрачные для световых лучей, но с разной плотностью выглядят здесь по-разному: более плотные - темнее, менее плотные - светлее.

Интересно наблюдать живых бактерий в так называемый темнопольный микроскоп. Лучи света здесь идут не через объект наблюдения в объектив микроскопа, а сбоку. Вы, наверное, видели, как ярко светятся пылинки в солнечном луче, пробившемся из-за штор или ставни в темной комнате.

Примерно так же выглядят в темнопольном микроскопе и бактерии - как светлые точки на угольно-черном или коричневатом фоне. Общие очертания их при этом немного смазываются, но зато хорошо видно движение бактерий. А характер движения позволяет распознавать возбудителей некоторых болезней.

Фото: U.S. Geological Survey

Фото: Umberto Salvagnin

Иные бактерии не имеют жгутиков, нужных для передвижения. Но это не значит, что в поле зрения микроскопа они будут неподвижны. Нет, вам покажется, что бактерии движутся, причем все разом, как муравьи в развороченном муравейнике. Однако это - не самостоятельное, активное движение микроба, а так называемое броуновское движение.

Броуновское движение любых мелких частиц, плавающих в жидкости (отнюдь не только микробов), - следствие беспорядочного теплового движения молекул этой жидкости. Молекулы давят на частицу со всех сторон, и она, так сказать, «топчется на месте».

Зато если под микроскопом подвижные бактерии, то вы увидите, как быстро они пересекают поле зрения, замирают на месте, а затем снова устремляются дальше. Особенно интересно наблюдать за спирохетами, похожими на ожившую спираль от электрической плитки. Они настолько тонки, что под обычным микроскопом живую спирохету трудно разглядеть.

В темнопольном микроскопе они видны гораздо лучше. Вы, наверное, найдете их в зубном налете; только хорошенько приглядитесь - лучше всего искать спирохет во время их движения. Они или плывут, извиваясь, как змейки, или дергаются на месте и даже складываются пополам.

Живых бактерий рассматривать в микроскоп не столь удобно, как мертвых и окрашенных.

С каким увеличением желательно приобрести микроскоп, чтобы увидеть в АКЧ микроорганизмы?

Детали строения этих организмов были изучены именно на окрашенных препаратах. Чтобы окрасить бактерии, нужно нанести их на стекло (как говорят, сделать мазок), высушить его, прогреть на пламени горелки (чтобы клетки впоследствии лучше подкрасились) и капнуть на мазок каплю специальной краски.

Если вы попадете в микробиологическую лабораторию, то там, конечно, найдется набор разнообразных красок. Одна из самых распространенных - метиленовая синяя. Так как она входит в состав чернил для авторучки, то за неимением лучшего можно брызнуть на мазок каплю чернил. Через 6-8 минут краску надо смыть водой и высушить мазок.

В зависимости от того, какой вид бактерий был окрашен, вы увидите под микроскопом шарики или палочки - прямые, изогнутые или похожие на запятую. Из палочек и шариков могут образовываться цепочки. Шарики иногда объединены в группы по четыре, восемь и шестнадцать. У некоторых палочек на концах есть утолщения вроде спичечной головки. Таковы основные формы бактерий.

Однако столь краткое описание напоминает слова одного философа, который определил человека как двуногое без перьев. У бактерий, даже окрашенных самым простым способом, можно найти довольно много особенностей их строения. О некоторых из этих особенностей мы здесь расскажем.

Палочковидных бактерий в природе больше всего. Само слово «бактерия» по-гречески значит «палочка». Один из самых распространенных микробов, так называемая кишечная палочка, имеет форму длинного овала. Кишечная палочка обитает в толстых кишках; в одном грамме человеческих испражнений может содержаться 2-Ъ миллиарда этих микроорганизмов (представляете, сколько их попадает во внешнюю среду в населенной местности!).

По форме от кишечной палочки неотличимы и болезнетворные микробы - возбудители дизентерии, тифа, паратифа. Возбудитель сибирской язвы - тоже палочка, но с обрубленными концами. Бактерии сибирской язвы часто располагаются в виде длинных нитей-цепочек.

Форму палочки имеют возбудители столбняка, газовой гангрены и многих других болезней.

Иногда можно встретить название «холерная запятая». Действительно, так называемые вибрионы похожи на запятую. К ним относится и возбудитель холеры. Только не представляйте себе холерную запятую в виде головастика, как любил ее рисовать в «Окнах РОСТА» Маяковский. Это скорее изогнутая палочка равномерной толщины. Строго говоря, это даже не палочка, а отрезок спирали, один ее неполный виток.

Шаровидные бактерии называются кокками. Кокки, собранные в гроздья, напоминающие виноградные, носят название стафилококков. Некоторые из них, попадая в ранки или царапины, служат причиной нагноений и вызывают тяжелые заболевания у детей раннего возраста.

Много несчастий причиняют человеку стрептококки - микробы, похожие на нитки бус или четки. Они вызывают и рожистое воспаление, и ангину, и даже заболевание сердца - эндокардит. Коккам, расположенным по два - диплококкам, - человек обязан такими болезнями, как менингит, воспаление легких, гонорея.

В окрашенном мазке легко определить форму бактерий, но изучить строение бактериальной клетки во всех деталях невозможно. И если мы все-таки уже много знаем о строении бактерий, то этому помогли специальные методы их окраски и изучение их под электронным микроскопом.

• микроскопический метод: световая, фазово-контрастная, флуоресцентная, электронная;
• культуральный метод (бактериологический, вирусологический);
• биологический метод (заражение лабораторных животных);
• молекулярно-генетический метод (ПЦР — полимеразная цепная реакция)
• серологический метод — выявления антигенов микроорганизмов или антител к ним;

Способы приготовления препаратов для микроскопии. При помощи светового микроскопа можно изучать микроорганизмы, как в живом, так и в окрашенном состоянии. При исследовании микробов в живом состоянии можно получить представление о размерах, форме и характере их движения. Иногда внутри живой клетки видны блестящие, сильно преломляющие свет гранулы и споры. Для изучения микробов в живом состоянии готовят препараты висячей и раздавленной капли. Для приготовления препарата висячей капли (рис. 19) бактериологической петлей в центр покровного стекла наносят небольшую каплю исследуемого материала, суспендированного в жидкости (изотонический раствор хлорида натрия, мясопептонный бульон). Затем берут специальное стекло с луночкой в центре и края ее смазывают вазелиновым маслом. Луночкой предметного стекла накрывают каплю исследуемого материала на покровном стекле так, чтобы капля находилась в центре луночки. Слегка прижимают предметное стекло и быстро переворачивают. При правильном приготовлении препарата капля свисает в луночку. Вазелиновое масло предохраняет ее от высыхания.

Препарат раздавленной капли готовят нанесением капли суспендированного в жидкости материала на предметное стекло, которое затем накрывают покровным.

СВЕТООПТИЧЕСКАЯ МИКРОСКОПИЯ

Для световой микроскопии применяют микроскоп - оптический прибор, позволяющий наблюдать мелкие объекты. Увеличение изображения достигают системой линз конденсора, объектива и окуляра. Конденсор, расположенный между источником света и изучаемым объектом, собирает лучи света в поле микроскопа. Объектив создаёт изображение поля микроскопа внутри тубуса. Окуляр увеличивает это изображение и делает возможным его восприятие глазом.

Микроскопия в домашних условиях

Предел разрешения микроскопа (минимальное расстояние, на котором различимы два объекта) определяется длиной световой волны и апертурой линз. Теоретически возможный предел разрешения светового микроскопа равен 0,2 мкм; реальное разрешение можно повысить за счёт увеличения апертуры оптической системы, например путём увеличения коэффициента преломления. Коэффициент преломления (иммерсии) жидких сред больше коэффициента преломления воздуха («=1,0), при микроскопировании применяют несколько иммерсионных сред: масляную, глицериновую, водную. Механическая часть микроскопа включает штатив, предметный столик, макро- и микрометрический винты, тубус, тубусодержатель.

Темнопольная микроскопия позволяет наблюдать живые бактерии. Для этого используют темнопольный конденсор, выделяющий контрастирующие структуры неокрашенного материала. Перед началом работы свет устанавливают и центрируют по светлому полю, затем светлопольный конденсор удаляют и заменяют соответствующей системой (например, ОИ-10 или ОИ-21). Препарат готовят по методу «раздавленной капли», делая его как можно более тонким (толщина покровного стекла не должна быть толще 1 мм). Наблюдаемый объект выглядит как освещенный на тёмном поле. При этом лучи от осветителя падают на объект сбоку, а в линзы микроскопа поступают только рассеянные лучи. В качестве иммерсионной жидкости пригодно вазелиновое масло.

Фазово-контрастная микроскопия позволяет изучать живые и неокрашенные объекты за счёт повышения их контрастности. При прохождении света через окрашенные объекты происходит изменение амплитуды световой волны, а при прохождении через неокрашенные - фазы световой волны, что используют для получения высококонтрастного изображения в фазово-контрастной и интерференционной микроскопии. Для повышения контрастности фазовые кольца покрывают металлом, поглощающим прямой свет, не влияя на сдвиг фазы. В оптической системе микроскопа применяют специальный конденсор с револьвером диафрагм и центрирующим устройством; объективы заменяют на иммерсионные объективы-апохроматы.

Поляризационная микроскопия позволяет получать изображения неокрашенных анизотропных структур (например, коллагеновых волокон, миофибрилл или клеток микроорганизмов). Принцип метода основан на изучении объекта в свете, образованном двумя лучами, поляризованными во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Интерференционная микроскопия объединяет принципы фазово-контрастной и поляризационной микроскопии. Метод применяют для получения контрастного трёхмерного изображения неокрашенных объектов. Принцип метода основан на раздвоении светового потока в микроскопе; один луч проходит через объект, другой - мимо него. Оба луча соединяются в окуляре и интерферируют между собой.

Люминесцентная микроскопия. Метод основан на способности некоторых веществ светиться при воздействии коротковолнового излучения. При этом испускаемые световые волны длиннее волны, вызывающей свечение. Иными словами, флюоресцирующие объекты поглощают свет одной длины волны и излучают в другой области спектра. Например, если индуцирующее излучение синее, то образующееся свечение может быть красным или жёлтым. Эти вещества (флюоресцеин изоцианат, акридиновый оранжевый, родамин и др.) используют как флюоресцирующие красители для наблюдения флюоресцирующих (люминесцирующих) объектов. В люминесцентном микроскопе свет от источника (ртутная лампа сверхвысокого давления) проходит через два фильтра. Первый (синий) фильтр задерживает свет перед образцом и пропускает свет длины волны, возбуждающей флюоресценцию образца. Второй (жёлтый) задерживает синий свет, но пропускает жёлтый, красный, зелёный свет, излучаемый флюоресцирующим объектом и воспринимаемый глазом. Обычно исследуемые микроорганизмы окрашивают непосредственно либо с помощью AT или лектинов, помеченных флюорохромами. Препараты взаимодействуют с Аг или другими связывающими лиганд структурами объекта. Люминесцентная микроскопия нашла широкое применение для визуализации результатов иммунохимических реакций, основанных на специфическом взаимодействии меченных флюоресцирующими красителями AT с Аг изучаемого объекта.