Очень тонкий срез | Кот Шрёдингера

«Фитоанатомия — раздел ботаники, изучающий строение тканей растений, внутреннее строение органов, закономерности их развития и происхождения…» От такого определения веет скучными схемами и бесконечными таблицами с терминами. Начинаешь понимать, почему самых дотошных учеников называют «ботаниками».

Анатолий Михальцов сумел превратить фитоанатомию в искусство. С помощью микроскопа он фотографирует биологические объекты так, что, глядя на эти снимки, вспоминаешь художников-абстракционистов вроде Василия Кандинского. Впрочем, его главная задача не красота, а наука.

— Микрофотография — это метод научного исследования. Мы выбираем объект, определяем, что именно хотим изучить, знакомимся с биологией, физическими свойствами объекта, а затем подбираем ряд методик для исследования. Часто выезжаем в экспедиции, где собираем материал, работаем как в полевых условиях, так и в лаборатории. Во многих областях науки микрофотография является научным доказательством и даже может быть документом, показывающим научное открытие!

Михальцов работает в основном с тканями растений. Занятие это непростое. Сначала нужно сделать очень тонкий срез исследуемого объекта. Потом совершить множество манипуляций: промыть, окрасить, обезводить, заключить в монтирующую среду, высушить. Окрашивание — особо хитрый процесс, Михальцов даже создал несколько авторских методик.

— В начале 2020 года я разработал новый способ полихромной окраски тканей растений для люминесцентного микроскопа. До официальной публикации статьи секрет методики не раскрываю. Но могу сказать, что некоторые красители раньше никто для этих целей не использовал. Очень хотелось бы, чтобы в ультрафиолетовом свете (365 нм) ткани светились не одним цветом, а двумя-тремя.

А ещё нужно подобрать качественные объективы для микроскопа, правильно настроить освещение, выбрать метод контрастирования… Всему этому Михальцов учит омских школьников:

— Я создал исследовательскую лабораторию «Микрокосмос» на базе Детского эколого-биологического центра Омска. Там школьники бесплатно занимаются исследованием микромира, выполняют настоящие научные работы, делают открытия. Наши ребята становятся победителями научных конференций разного уровня! К сожалению, до сих пор эту лабораторию никто не финансирует — не хватает оборудования, специальной мебели, расходных материалов, — вздыхает Михальцов.

Зато на недостаток внимания Михальцов пожаловаться вряд ли может. Его награды образуют длиннющий список. Тут и премия «За верность науке», учреждённая Министерством науки и высшего образования РФ, и призы на конкурсах научной фотографии, и всевозможные дипломы с благодарственными письмами, и нагрудный знак «Почётный работник воспитания и просвещения Российской Федерации», и много чего ещё. Вот совсем недавно он стал победителем всемирного конкурса Wikimedia Science Competition, который проводится раз в два года под эгидой Википедии.

Мы надеемся, что, увидев эту публикацию, кто-то из спонсоров или чиновников придумает, как поддержать Михальцова и его школьников деньгами. Ведь красота, наверное, спасёт мир. А уж красота с мощным микроскопом — точно пасёт.

Опубликовано в журнале «Кот Шрёдингера» №3 (44) за декабрь 2020 г.

Все фотографии предоставлены Анатолием Михальцовым

Если выкопаете в лесу корневище папоротника-орляка, сделаете его тончайший поперечный срез, который затем покрасите по специальной методике и посмотрите на всё это дело через флуоресцентный микроскоп, — увидите похожую картину. По полостям с ярко-жёлтыми стенками когда-то от корней к листьям шли токи минерального раствора, по маленьким светло-зелёным пучкам — от листьев к корням спускались растворённые сахара. А клетки вокруг защищали эту хрупкую систему.
Лист ковыля на поперечном срезе, во-первых, окажется не плоским. Во-вторых, не все клетки в нём зелёные. Да, красные и синие клетки на этом снимке появились в результате окрашивания, но зелёные окрасились в зелёный. И только эта «зелёная змейка» — клетки основной паренхимы — ответственна за фотосинтез
На поперечном срезе побега ржи лист словно нежно обнимает орнаментированную сосудами соломину
Диатомовые водоросли — этакие одноклеточные интроверты. Они отращивают вокруг своих клеточек панцири из двух створок, напоминающих чашку Петри: одна створка вкладывается в другую. Панцирь защищает нежные живые клеточки, но в то же время не позволяет образовывать сложные кооперативы с себе подобными
Не все диатомовые водоросли отращивают идеально круглые панцири-блюдца. Эта ископаемая водоросль из Новой Зеландии, возрастом 32 миллиона лет, отрастила себе треугольный панцирь
Эта калейдоскопная картинка — поперечный срез побега примитивного дерева казуарины хвощелистной. Розовые «стрелочки» по периметру — это мутовка листьев, отходящих от побега
Плоские листья вовсе не плоские. И очень разнообразные внутри. Это поперечный срез кажущегося плоским листа саговника. В его центре, где проходит жилка, прячутся проводящие ткани. Его поверхность покрыта эпидермисом. И только столбики под ним — зелёные фотосинтезирующие клетки
Поперечный срез хвоинки корейского кедра, который на самом деле не из рода Кедр, а вообще сосна. В России встречается лишь на Дальнем Востоке. Хотя вряд ли вы его узнаете по этой фотографии
И снова примитивная казуарина, только уже под флуоресцентным микроскопом
Избирательная в вопросах среды водоросль Micrasterias rotata — это всего одна клетка из двух «полуклеток». Красивая...
А это родственница нашей предыдущей водоросли, только из Америки. Micrasterias americana. И сняли её в поляризованном свете
Самая обыкновенная Pinus sylvestris — сосна обыкновенная. Поперечный срез хвоинки
Если глянуть на нижнюю сторону листа папоротника, можно найти на ней аккуратно расположенные чёрные или белые точки — сорусы. Под микроскопом сорусы выглядят как собрание маленьких пузыриков — спорангиев, на каждом из которых есть похожий на червячка поясок. Спорангий ровно по этому пояску может треснуть, лопнуть — и тогда из него вылетят мириады спор, каждая из которых потенциально может дать жизнь новому папоротнику