Апоптоз - это процесс самоуничтожения клетки. Он происходит, когда клетка стареет, повреждена или более не нужна организму. Самоуничтожение позволяет сэкономить ресурсы организмы и не нарушить развитие соседних клеток.
Во время апоптоза клетка уменьшается в размерах, её ядро и клеточные органеллы разрушаются, формируя ограниченные плазматической мембраной фрагменты клетки (апоптотические тельца).
Схема некроза и апоптоза
Затем организм убирает остатки разрушенной клетки и восстанавливает поврежденные ткани.
Приветствую друзья, в комментариях к моим статьям и видеороликам люди часто спрашивают о том насколько малы те или иные микроорганизмы и можно ли их увидеть невооруженным взглядом, без использования специальных приборов и микроскопа.
Волос с головы
Этой статьей я бы хотел раз и навсегда закрыть эти вопросы и показать реальные размеры обитателей микромира, а чтобы это было максимально понятно и наглядно, то сравнивать их, мы будем с объектом, которым всем нам хорошо знаком, с обычным человеческим волосом.
В среднем толщина (или диаметр) волоса составляет от 0.05 до 0.08 мм, что эквивалентно 50 - 80 микрометрам. Это вполне сопоставимо с размерами большинства микроорганизмов.
Толщина волоса
Для эксперимента мы будем брать маленькие кусочки волос и помещать их под покровное стекло, вместе с каплей пробы воды, в которой находятся микроорганизмы.
Предметное стекло, проба воды с микроорганизмами, кусочки волос и покровное стекло
1. Вольвокс (лат. Volvox)
Вольвокс - это род подвижных колониальных зелёных водорослей. Колонии могут состоят из тысяч клеток и достигать аж трёх миллиметров в ширину, однако нам попали мелкие экземпляры всего из нескольких сотен клеток.
Вольвокс на фоне человеческого волоса
Хорошо видно, что размеры колоний сопоставимы с толщиной волоса и составляют около 150 - 200 микрометров (~ 0.12 мм), а благодаря хлорофиллу в клетках, эти микроорганизмы ещё и имеют яркую окраску, поэтому их вполне можно увидеть в капле даже невооруженным глазом.
Колонии вольвокса в капле воды
Подробнее узнать про Вольвокс, Вы можете в видео, которое я делал ранее, поэтому не будем долго на нём останавливаться.
2. Тихоходка (лат. Tardigrada)
Тихоходка - это самый известный и популярный обитатель микромира. Тело этого маленького животного состоит примерно из тысячи клеток, однако они настолько малы, что размеры самой тихоходки редко превышают 1 мм (1000 мкм).
В пробе нам попалась совсем крошечная, молодая тихоходка. Скорее всего она совсем недавно вылупилась из яйца и вырастет в дальнейшем. Размеры молодой особи не превышают диаметр волоса (~70-80 мкм).
Молодая тихоходка на фоне человеческого волоса
А вот взрослая особь, которая плавала неподалёку оказалась значительно крупнее, тут мы видим солидный 1, а может даже все 1.5 мм длины. Скорее всего это тихоходка является мамой для той, что была показана выше.
Взрослая тихоходка на фоне человеческого волоса
Посмотреть на живых тихоходок в движении можно тут:
3. Эвглена Кровавая (лат. Euglena sanguinea)
Эвглены - это жгутиковые одноклеточные микроорганизмы, размером от 40 до 200 мкм. Удивительной особенностью этих существ является способность как поглощать питательные вещества из внешней среды, так и производить их самостоятельно, на свету, так же как это делают наземные растения и водоросли.
В отличии от других видов эвглен, Эвглена Кровавая при интенсивном свете, образует пигмент (астаксантин), который имеет ярко-красный цвет и защищает Эвглену от избыточного солнечного излучения.
Эвглена Кровавая на фоне человеческого волоса
Подробнее узнать про Эвглен, Вы можете в этом видео.
4. Инфузории (лат. Ciliophora)
Инфузории - это очень разнообразный тип одноклеточных микроорганизмов. Насчитывает более 6000 видов, самых разных форм и размеров, но всех их объединяет наличие ресничек, тонких и коротких органов передвижения, которые усеивают поверхность их тела.
Размеры большинства представителей лежат в диапазоне 100 - 400 мкм, однако встречают и настоящие гиганты, например, Инфузория Бурсария (до 2 мм) и Инфузории Трубачи (до 1.5 мм)
Инфузории на фоне человеческого волоса
Видео про гигантскую инфузорию Бурсарию. Обратите внимание на разницу в размерах между представителями одного типа (Бурсарией и Инфузорией Туфелькой).
5. Коловратки (лат. Rotifera)
Коловратки - это крошечные, похожие на червей животные, которые по своим размерам близки к тихоходкам и другим микроорганизмам. Они обитают в пресных и солёных водоёмах, а также встречают в почве и являются важным компонентом природных экосистем.
Представитель этого типа Ascomorpha minima — самое маленькое многоклеточное животное, его размер составляет около 40 микрон. Нам же попался экземпляр немного больше, размером примерно в 200 - 250 микрометров.
Коловратка на фоне человеческого волоса
Подробнее узнать про Коловраток, Вы можете в этом видео.
6. Диатомовые водоросли (лат. Diatomeae)
Диатомовые водоросли или Диатомеи - это обширная группа одноклеточных водорослей, клетки которых имеют прочный панцирь из кремния и его соединений. Эти микроорганизмы встречаются повсюду: в воде и почве и выполняют множество функций в природе.
На долю диатомовых водорослей приходится значительной часть биомассы планеты, они служат кормом для других микроорганизмов и личинок животных, а также производят до 50% всего кислорода в атмосфере.
Размеры большинства представителей составляют от 80 до 150 мкм.
Диатомовые водоросли на фоне человеческого волоса
Посмотреть на другие виды диатомей можно тут:
7. Дрожжи
Дрожжи - это группа грибов, клетки которых приспособились к жизни на жидких или полужидких питательных средах. Они не склонны образовывать ветвящийся мицелий (грибницу) и поглощают питательные вещества, необходимые для жизни прямо из субстрата, в котором обитают.
На фото мы видим обычные пекарские дрожжи. Размер их клеток составляет ~1–8 мкм в диаметре. На фоне волоса они выглядят настоящими крохами. Кстати размер большинства бактерий, находится примерно в таком же диапазоне, так, что это сравнение применимо и к представителям царства Бактерий.
Дрожжи на фоне человеческого волоса
Подробнее узнать про дрожжи, Вы можете в этом видео:
8. Десмидиевые водоросли
Десмидиевые водоросли - это ещё одна группа одноклеточных зелёных водорослей. В отличии от диатомей, они не имеют кремниевого панциря, а их тело состоит из двух симметричных полуклеток, в центре которых располагается ядро.
В природе они выполняют те же функции, что и диатомовые водоросли. Участвуют в круговороте веществ, производят кислород, служат пищей для других организмов.
Размер большинства представителей лежит в диапазоне от 100 до 1000 мкм
Десмидиевые водоросли (Клостериум) на фоне человеческого волоса
9. Сперматозоиды
Сперматозоиды - это мужские половые клетки человека. Способны к активному движению и по сути представляют собой одноклеточный жгутиковый микроорганизм, который несёт генетическую информацию к яйцеклетке для зачатия и образования нового организма.
Сперматозоиды на фоне человеческого волоса
Размер человеческих сперматозоидов составляет ~35 - 55 мкм в длину. Головка составляет приблизительно 5,0 мкм в длину, 3,5 мкм в ширину и 2,5 мкм в высоту, средний участок и хвостик приблизительно 4,5 и 45 мкм в длину.
Строение сперматозоида
Спасибо друзья. Больше интересных материалов про биологию и микромир Вы можете найти в моём профиле. Подписывайтесь на канал и до скорых встреч.
На фотографии ниже представлена клетка из легочной опухоли. Хорошо видно пузырьковые структуры на поверхности мембраны (блеббинг), который характерен для раковых клеток этого типа.
Раковая клетка лёгких. Увеличение: x3000 раз. Сканирующий электронный микроскоп.
В норме, блеббинг проявляется на начальных этапах повреждения клетки, при апоптозе или некрозе, а также при клеточной гипоксии, интоксикации или действия вирусов.
Блёббинг клетки при апоптозе
Бонус: Раковые клетки под микроскопом (световой микроскоп)
В поисках настоящего «натурального мёда» я изучил больше десятка образцов. Хотелось выяснить: можно ли с помощью микроскопа отличить настоящий мёд от поддельного. Посмотрим, как это было.
Я начал исследование не из-за большой любви к этой сладости, а потому что у меня есть хороший микроскоп и желание с его помощью исследовать окружающий мир. Не имея ни малейшего представления, как сильно разные сорта мёда могут отличаться друг от друга под микроскопом, я выбрал для рассмотрения наиболее различающиеся по внешнему виду.
Мёд эспарцетовый. Эти полупрозрачные пластинки не что иное, как результат кристаллизации сахаров из соков растений, которыми богат пчелиный мёд. Отличительная особенность данного сорта — кристаллы внушительной толщины.
Увеличение ×400 и ×750
В капле гречишно-разнотравного мёда нашлось пыльцевое зерно, а сахара́ здесь имеют тончайшую структуру, словно плёнку порезали на большие лоскуты.
Увеличение ×400 и ×750
Липовый мёд с сотами оказался самым густым. Жидкость здесь почти полностью перешла в плёночную структуру, образуя многочисленные складки. Мёд перестал быть текучим.
Увеличение ×400
Здесь я должен сделать небольшое замечание: все рассматриваемые сорта мёда были куплены в разных магазинах по ценам 550—800 руб/кг. Все, кроме одного...
Цветочный мёд «Абсолютно для всех». Эта баночка мёда 150 грамм за 38 рублей (~250 руб/кг — самое дешевое, что мне удалось найти). Увеличение ×750, а мы видим лишь несколько крохотных точек бледно-желтого цвета. Мёд очёнь жидкий, кристаллов сахаров нет.
Гречишный мёд снова вернёт нас к привычному виду.
Как видно, форма сахарных кристаллов зависит от растительности, с которой пчёлы осуществляли сбор. Пока ещё рано делать вывод какой мёд настоящий, а какой суррогат, но отметим факт.
Мёд под микроскопом выглядит как множество кристаллических пластинок.
Их может не быть и вовсе, если мёд свежий или его подвергали термической обработке. При этом разрушается не только кристаллическая структура сахара, но и многие полезные микроэлементы.
Подробнее, да в движении, на представленные образцы можно взглянуть в моём видео, хронометраж которого не дотягивает до двух с половиной минут.
Я не пчеловод и у меня, как простого обывателя, вопрос: а не должен ли «настоящий мёд» содержать большое количество пыльцы? Потому что в представленных образцах она встречалась крайне редко. Может быть, наличие большого количества пыльцы и есть показатель того, что мёд настоящий?
Чтобы ответить на этот вопрос, пробу мёда нужно брать не из банки, а из настоящих сот. Заглянем туда. Мёд продаётся и в настоящих сотах.
Отметим тот факт, что кристаллизация сахаров в этих сотах уже идёт полным ходом
В капле мёда из сот было найдено три пыльцевых зерна, два из которых перед вами.
Вот это уже вполне себе достоверно: наличие пыльцевых зёрен — достаточное, но не необходимое условие для признания мёда «настоящим».
Настоящий мёд может содержать и незначительное количество пыльцы.
В некоторых случаях производители специально фильтруют мёд, отделяя его от пыльцы, ради снижения риска аллергической реакции при употреблении продукта.
Однако, все исследованные образцы, включая последний сотовый, могут оказаться не настоящим природным мёдом, если пчёл прикармливали промышленным сахаром. Пчёлам, по большому счёту, всё равно какую сладость собирать и нести в улей: сироп из сахарной свеклы, цветочный нектар или падь.
Может быть кристаллизуется лишь тот мёд, в котором есть примесь сахарного сиропа, а «чистый» выглядит иначе? Где найти эталонную капельку настоящего природного мёда? Да ни один продавец мёда не расскажет истинное происхождение своего товара. Так моё наблюдение зашло в тупик и надолго. И эта статья бы не имела сейчас продолжения, если бы не одно событие, которое иначе как чудом не назовёшь — мой родной брат решил стать пасечником!
Его молодое пчелиное семейство трудилось всё лето и в конце сезона выдало совсем чуть-чуть мёда, которое можно было взять без ущерба самому рою. Итак, «натуральнее», «природнее» и «чище» этого мёда не может быть, по крайней мере для меня.
Как же он выглядит под микроскопом? Я взял каплю из недостроенных сот.
Вот он — мёд без сахара и разбавления под микроскопом с увеличением ×1000. Два месяца у меня на тумбочке пролежали соты с каплей настоящего мёда на донышке, а он прозрачен как глицерин.
В капле оказалось не больше двух десятков пыльцевых зёрен, что не особенно много. Пыльца разная — мёд разнотравный.
Через восемь месяцев я повторил наблюдение той же пробы. Слева: видимое изображение в микроскоп. Справа: сильно завышенный контраст области, выделенной прямоугольником. Можно ли принять клиновидный объект за сигнал о начале кристаллизации сахаров или это шум, возникший после цветокоррекции, — решите сами.
Что мы имеем в итоге?
Наличие в мёде пыльцы лишь повышает шанс того, что мёд настоящий, а её отсутствие не значит, что это суррогат.
Рано или поздно любой мёд кристаллизуется. Отсутствие кристаллических структур может указывать как на свежесть мёда, так и на то, что он подвергался термической обработке.
Следовательно, рассматривая под микроскопом образцы мёда, невозможно достоверно сказать насколько мёд настоящий. Тут помогут лишь исследования в химической лаборатории.
Да и вообще, что считать «настоящим мёдом» — дело вкуса, то есть определять проще на собственный вкус.
Обычные, осветлённые, окрашенные, ломкие, жирные волосы. Рассмотрим структуру и распределение пигмента. Увеличение ×750.
Скорее всего, собственный волос — первое, что станет рассматривать человек, получивший в своё распоряжение микроскоп. Положив объект на предметный столик, включив подсветку, он увидит слегка изогнутую серо-коричневую «палочку». Чёткость контуров и текстуры объекта будут напрямую зависеть от качества оптики микроскопа, но каких-то впечатляющих отличий заметить не удастся.
Увеличение ×400
Кто-то, возможно, вспомнит про «какие-то чешуйки», но в реальности их не увидит. Унылое зрелище. Поэтому волос — не только самый популярный объект для изучения под микроскопом, но и, пожалуй, рекордсмен по скоротечности наблюдения. Больше минуты такое вряд ли будут рассматривать.
А зря. Ведь дело всего лишь в правильной настройке освещения. Подсветка микроскопа посылает яркий луч света прямо в объектив, делая при этом изображение максимально чётким по всему полю зрения, одновременно создавая плоскую картинку, так как при таком способе исчезают все тени, придающие объекту объём.
Вместо встроенной в корпус микроскопа подсветки воспользуемся обычной настольной лампой. Расположим её под предметным столиком микроскопа так, чтобы она освещала волос снизу, но под углом. В результате изображению вернётся естественный объём. Волос покажется уже не коричневой полоской, а, скорее, веткой дерева, с неровностями, изгибами и, внезапно, на некоторых участках мы увидим чешуйки!
Способы освещения волоса: сверху — свет проходит строго снизу вверх; ниже — под некоторым углом
Убедиться в чешуйчатой структуре ещё проще, если поместить волос в каплю воды и направить на него свет строго сверху. Обычно для этого используется кольцевая подсветка. При этом результат покажется совершенно неестественным: «стеклянным», «металлическим». Зато контуры чешуек будут видны по всей длине волоса.
Такой необычный вид связан с тем, что на самом деле рассматриваем мы не рельеф поверхности, а водные блики, которые образуются на границе двух сред — воды и воздуха в виде микроскопических воздушных подушек, образующихся в трещинках между чешуйками.
Вот такие простые манипуляции светом помогут новичку увидеть в простом объекте множество деталей. Мы же перейдём к снимкам, где используется мощный иммерсионный объектив, увеличение которого ×750. Он способен показать волос в мельчайших подробностях.
Детализация есть, но цвет не настоящий. Внутри волоса находится природный пигмент, определяющий его цвет. Когда яркий свет проходит сквозь волос он лишь частично окрашивается в цвет пигмента, так как большая часть лучей пройдёт насквозь, не задев красящих частиц. В результате, мы видим рыжевато-коричневый оттенок вместо натурального тёмно-коричневого.
Чтобы рассмотреть сам пигмент, нам потребуется микроскоп со специальным конденсором тёмного поля (на фото справа).
В таком микроскопе свет падает на объект тонким пучком под углом. Из-за чего фон остаётся тёмным, а лучи, проникшие внутрь волоса, отражаются от красящих частиц, попадают в объектив микроскопа. Только так мы получим настоящий цвет, а за одно увидим и его неравномерное распределение по длине.
Если вам кажется, что волос — это такая «трубочка, набитая красящими зёрнышками», то вас ждёт сюрприз. Зальём локон в парафин, а потом сделаем тончайший срез.
Такой способ позволяет легко рассмотреть волос в поперечном сечении.
На самом деле пигмент распределён по площади лишь немногочисленными частицами, иногда образующими небольшие сгустки. Почти всегда его концентрация возрастает от центра к краю.
Теперь подумайте: много ли надо потерять пигмента чтобы стать седым?
Ну, а желающим сменить цвет причёски сначала придётся пройти процедуру осветления — химическое удаление естественного пигмента. После такой обработки волосы становятся бесцветным.
Затем наносится желаемый краситель. На этом фото можно заметить, что внутри волоса иногда встречаются пористые образования.
Если сравнить снимки до и после окраски в одном масштабе, можно заметить насколько сильно волос теряет в объёме.
Слой жира на грязных волосах не позволит увидеть детали поверхности и изображение будет слишком размытым. Зато с этим хорошо справится обычный макрообъектив.
Жирные волосы блестят и склеиваются. К ним легко прилипает пыль и мелкая синтетика.
Здоровый волос представляет из себя монолитное волокно. В ломких волосах происходит расслоение. Сначала на поверхности отщепляются отдельные нити. Выглядит это словно в волос вонзилась заноза. Эластичность в этом месте теряется, волос начинает изгибаться под большими углами, разрушая всё новые и новые нити.
Результат предсказуем — неминуемый обрыв. И это дело времени.
Приветствую друзья, мне очень нравятся экзотические растения, особенно Венерина Мухоловка (Dionaea muscipula).
Это небольшое травянистое растение произрастает на бедных минеральными веществами почвах и поэтому в ходе эволюции выработало удивительную адаптацию: листья Мухоловки преобразовались в ловушки для насекомых и других беспозвоночных животных (например, слизней) которые и выступают для неё основным источником различных солей и минералов.
Ловушки Венериной Мухоловки
И вот мы в лаборатории загорелись идеей заполучить этот удивительный вид.
Просто купить нужное нам растение было бы слишком просто, к тому же вероятность того, что оно без вреда проедет сотни километров до Сибири практически равна нулю, очень уж капризный вид. Поэтому было принято решение провести эксперимент и попробовать вырастить и размножить (клонировать) Венерину Мухоловку в стерильных условиях (in vitro).
Изучив несколько научных статей, мы с работниками лаборатории приступили к делу. В идеале хотелось бы получить результат как на картинке ниже.
Венерина Мухоловка in vitro.
Затем вырастив достаточное количество биомассы в стерильных условиях, на питательной среде, мы бы укоренили и адаптировали растения для роста в открытом грунте.
Укоренённые и адаптированные растения Венериной Мухоловки.
В случае успеха мы бы не только получили нужные нам растения, но и могли бы получать их в дальнейшем, практически в неограниченном количестве за счёт методов микроклонального размножения.
План есть, перспективы ясны, поэтому начинаем работу.
Подготовка питательной среды
В качестве питательной среды мы выбрали среду Мурасиге — Скуга, в которую дополнительно добавили гормоны стимулирующие корнеобразования и сахарозу как источник питательных веществ, в качестве желирующего агента выступал обычный пищевой агар.
Подробнее про питательные среды, что это такое и зачем они нужны можно почитать тут.
Состав среды Мурасиге — Скуга
Поскольку в питательной среде MS, есть все необходимые для жизни растения вещества, то Мухоловке не потребуется дополнительно подкреплять себя насекомыми.
Введение в in vitro
Нельзя просто вырвать растение из почвы и посадить в стерильную среду. Таким образом Вы неизбежно занесете инфекцию в виде бактериальных и грибных патогенов, которые намного активнее поглощают питательные вещества и буквально задушат растение своей жизнедеятельностью.
Бактериальное и грибное заражение растений в сосудах с нарушенной стерильностью.
Чтобы этого избежать, ткани растения необходимо простерилизовать, убив всех микроорганизмов и их споры на поверхности и внутри его тканей.
Этот процесс называется "Введение в in vitro". Обычно для него берут небольшие кусочки растения с почками или образовательную ткань (меристему) и обрабатывают различными стерилизующими веществами (перекисью, отбеливателем, мыльным раствором и даже ртутью).
Пример обработки (видео). Листья мухоловки отрывают и пытаются стерилизовать в отбеливателе, а затем помещают на питательную среду в надежде, что все патогены погибли, а ткани растения сохранили жизнеспособность.
Вероятность успеха обычно не очень велика, требуется вводить по 10-20 кусочков тканей (эксплантов) за раз, чтобы хотя бы парочка из них прижилась.
Однако у нас возникла проблема, у нас не было под рукой взрослой мухоловки, которую можно было бы покрошить на кусочки (экспланты) для введения, поэтому мы решили заказать семена и ввести уже их.
Семена Венериной Мухоловки
Семена оказались довольно дорогими. За 15 штук заплатили около 500 рублей и не было уверенности, что хотя бы одно из них переживёт введение.
Введение семян
Поскольку семена очень маленькие, то на их поверхности помещается меньше бактерий и спор, однако работать с ними нужно аккуратнее, поскольку стерилизующее вещество может проникнуть сквозь оболочку и сжечь всё внутреннее содержимое.
Подготовленные к стерилизации семена
Работы по стерилизации проводили в ламинарном шкафу. Все поверхности предварительно обработали спиртом. Питательная среда MS была заранее подготовлена, простерилизована и разлита по пробиркам.
Почитать про технологию микроклонального размножения и то, как мы клонируем растения в нашей лаборатории можно тут.
Ламинарный шкаф
Для стерилизации семян использовали 15% раствор перекиси водорода. Семена выдерживали в перекиси в течение 10 минут, а затем дважды промывали стерильной дистиллированной водой, далее пинцетом помещали их в пробирки.
Семена в пробирках
Ввели все доступные семена, получился целый штатив с пробирками. Его разместили в комнате с фитолампами (фоторежим: 16 часов - день, 8 часов - ночь).
Семена в пробирках #2
Семена растут медленно, к тому же после того шока, которому мы их подвергли им необходимо время, чтобы придти в себя, поэтому почти 2 недели не было видно никаких результатов.
Спустя 2 недели
Спустя две недели половина семян так и не подала признаков жизни, видимо не пережили стерилизацию (либо изначально были не жизнеспособны). Из оставшихся, несмотря на все меры по сохранению стерильности 6 из 7 были заражены различными патогенами.
И лишь одно семя выжило и оказалось полностью чистым. Спустя ещё месяц, зародыш аккуратно переместили из пробирки в банку, чтобы у него было больше места для развития.
Выживший образец
Спустя 2 месяца
Малыш успешно рос, набирался сил и через 2 месяца уже показались видовые признаки (те самые листья ловушки). Теперь хорошо видно, что это не просто кусок биомассы, а настоящая Венерина Мухоловка в миниатюре.
Венерина Мухоловка спустя 2 месяца
Спустя 3 месяца
Спустя три месяца растение уже сформировало несколько листьев и пустило маленькие корешки в питательную среду. Скорость роста увеличивается по мере нарастания активной клеточной массы.
Совсем скоро его уже можно будет аккуратно разрезать скальпелем на несколько частей (расчеренковать) и получить несколько клонов, а затем расчеренковать и их, увеличивая количество материала в геометрической прогрессии.
Венерина Мухоловка спустя 3 месяца
На данный момент мы находимся на этом этапе. Планируем до нового года получить несколько крупных растений и попробовать их адаптировать к жизни в обычном грунте, в нестерильных условиях.
Продолжение следует...
Больше интересных материалов про биологию и микромир Вы можете найти в моём профиле. Подписывайтесь на канал и до скорых встреч.
Дно водоёмов - это настоящее кладбище микроорганизмов. Среди частиц глины, почвы и песка можно обнаружить немало останков, которые в прошлом, принадлежали живым существам.
Чаще всего в донном грунте встречаются кремниевые панцири диатомовых водорослей (1 фото), скелеты радиолярий (2 фото) и домики раковинных амёб (3 фото).