Канадский совет по естественнонаучным и техническим исследованиям (NSERC) каждый год просит ученых присылать на конкурс Science Exposed фотографии, которые отражают суть их исследований. Мы выбрали лучшие работы из списка финалистов этого года. Большинство из них показывают микромир: красоту живых клеток, костей, кристаллов или наноструктур. Победитель конкурса еще не определен, смотрите на снимки и голосуйте за лучшие.
Микрофотография живого олигодендроцита, экспрессирующего флуоресцентный белок. Эта вспомогательная нервная клетка отвечает за миелиновое покрытие нервных волокон. Его повреждение провоцирует рассеянный склероз и другие неврологические расстройства. При росте на предметном стекле миелин растекается по нему, образуя тонкую пленку. На снимке она имеет вид голубых пятен между красными отростками олигодендроцита. Черный узор создает интерференция света. Дарьян Читсаз (Daryan Chitsaz) / Университет Макгилла.
Ив Госслин (Eve Gosselin) / Национальный научно-исследовательский институт
Снимок выше – микрофотография среза горной породы из Гренвильской складчатости в Квебеке, образовавшейся около миллиарда лет назад в результате столкновения литосферных плит.
Вертикальный слой в середине снимка имеет толщину 18 миллиметров и образовался на большой глубине, где из-за высоких температур и давления порода становится вязкой. Ее микрокристаллическая структура сформировалась в результате возмущений вязкого течения, из-за которых возникли тонкие складки. В то же время более твердые крупные кристаллы не разрушились, а лишь вращались в потоке против часовой стрелки.
На снимке, сделанном дроном со стометровой высоты, исследователи собирают образцы в одном из водоемов системы канала Ридо, соединяющего Оттаву и Кингстон. Быстрое размножение цианобактерий в конце лета отравляет воду, а их разложение приводит к удушению рыб и других водных обитателей. Наблюдение с дронов и анализ ДНК в образцах воды позволяет оперативно и недорого оценивать размеры, направление движения и состав пятен бактериального налета. Тянь Хаолунь (Haolun Tian) / Университет Куинс
Николя Туокс, Батист Лакост (Nicolas Toex, Baptiste Lacoste) / Университет Оттавы
Снимок выше – иммуногистохимическая микрофотография мозга.
Голубым цветом показана разветвленная сеть микроглии – вспомогательных нервных клеток, которые обеспечивают нейронам защиту и надлежащие условия для нормального функционирования.
На снимке виден результат химического травления монокристаллического алюминия. Направление роста материала на несколько градусов отклонялось от кристаллографической оси, из-за чего в нем возникали дислокации — протяженные дефекты. Последствия такого отклонения — возникновение пирамидальных дефектов. Их форма и размер зависят от ориентации кристалла и природы дислокаций. Анализ таких дефектов в незнакомых образцах может помочь в анализе нагрузок, которым подвергался образец.
Александра Настич (Aleksandra Nastic) / Университет Оттавы
Розмари Крэнстон (Rosemary Cranston) / Университет Оттавы
Снимок выше – микрофотография кристаллов фталоцианина кремния, которые используются для изготовления тонких пленок органических полупроводников.
По сравнению с традиционными кремнием и германием для получения органических полупроводников нужны более мягкие условия, поэтому их производство дешевле и требует меньших энергозатрат. На основе органики можно создавать искусственную кожу, гибкие дисплеи и прозрачные солнечные батареи.
Микрофотография идеально круглого кристалла сульфата магния диаметром 500 микрометров. Вырастить его удалось с помощью испарения капли раствора на поверхности с заданными характеристиками смачиваемости.
Филип Хиллен (Phillip Hillen) / Университет Куинс
Джошуа Тейлор, Дженна Андроновски (Joshua Taylor, Janna M. Andronowski) / Мемориальный университет Ньюфаундленда
На снимке выше — 3D-рендер микротомограммы кости, полученной с помощью синхротрона CLS.
Видны мелкие розово-голубые и крупные желто-зеленые поры, золотистые пятна — клетки. Такие томограммы помогают понять механизмы и ход развития патологического процесса при остеопорозе.
На фото трехдневные эмбрионы пресноводной улитки, только начавшие видеть. Хотя их стебельчатые глаза (маленькие черные точки на снимке) и непохожи на сложные органы зрения у позвоночных, они позволяют ориентироваться в пространстве по свету, а также давлению и химическим стимулам. Пресноводные улитки занимают важное положение в пищевых цепочках водных экосистем. Как пишет автор фотографии Ребекка Осборн, улитки играют роль «индикаторов»: они помогают ученым оценить воздействие ядохимикатов, которые могут проникать в водоемы, и найти способы снижать их воздействие. Осборн и ее коллеги используют замедленную макросъемку, чтобы исследовать, как загрязнение влияет на улиток на протяжении многих поколений — уже после того, как непосредственное воздействие химиката закончилось.
Ребекка Осборн (Rebecca Osborne) / Гуэлфский университет
Масуд Пахлеванинеджад (Masoud Pahlevaninezhad) / Университет Куинс
Выше микрофотография металинзы, предназначенной для эндоскопического обследования органов и тканей с целью ранней диагностики заболеваний, в первую очередь онкологических.
Металинзы состоят из множества оптических наноэлементов. Меняя их форму, размер и положение, можно получать изображения высокого разрешения в условиях, недоступных для обычной оптики.
Иммуногистохимическая микрофотография онкологического органоида, полученного нанесением геля с раковыми клетками (красный и голубой цвета) на слой бумаги (ее волокна окрашены зеленым) и сворачиванием листа в рулет. Биологи создают подобные конструкции, чтобы воспроизвести трехмерное микроокружение клеток в опухолевой ткани. Изменяя клеточный и химический состав геля, можно следить за жизненными процессами в опухолях и разрабатывать методы воздействия на них, например адресную доставку лекарственных препаратов.
Саймон Латур (Simon Latour) / Университет Торонто
Колин Версник (Colin Versnick) / E-One Moli Energy (Canada) Ltd.
Выше — электронная микрофотография электрода современной литий-ионной батареи.
На зернах активных материалов видны вкрапления углерода (покрашены в красный) и паутинчатые углеродные нанотрубки (покрашены синим), формирующие проводящую сеть. Такой электрод повышает емкость, скорость зарядки и жизненный цикл батареи.
Микрофотография патологически измененных человеческих клеток-предшественниц нервной ткани, выращенных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток. Последние, в свою очередь, получены из соматических клеток носителя тяжелой мутации, вызывающей редкое смертельное нарушение развития нервной системы. Ядерная ДНК окрашена флуоресцентным красителем в синий цвет, лизосомы – в розовый, митохондрии – в желтый.
Шама Назир (Shama Nazir) / Университет Саймона Фрейзера
Миган Смит, Мэтью Беккер (Meagan Smith, Matthew Bakker) / Университет Манитобы
Выше — изображение ячменного зерна, полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа. Видны зеленые ячеистые клетки периферийного алейронового слоя, выполняющего защитную функцию. Они содержат необходимые для этого ферменты, фенольные соединения и минералы, связанные с глобулами нутриентов (они окрашены в розовый), а также гранулы крахмала (окрашены в желтый).
Понимание устройства и расположения этих клеточных элементов помогает в разработке средств защиты злака от патогенных грибков.
«Медуза» на этом снимке — культура нейронов трансгенных мышей. Клетки были взяты из гиппокампа — области мозга, критически важной для обучения и памяти. Ученые из университета Макгилла выращивают эти нейроны, чтобы исследовать механизмы детской нейродегенеративной болезни, связанной с врожденным дефицитом белка MAP2. Этот белок необходим для правильной организации клеточных микротрубочек при формировании тел и дендритов нейронов. Его недостаток приводит к гибели этих клеток, что приводит к деменции. Исследователи разрабатывают генную терапию этого заболевания, вводя в нервные клетки рабочую копию гена MAP2 на вирусном векторе. 21-дневные мышиные нейроны на предметном стекле окрашены в белый цвет, а красный говорит о том, что клетки вырабатывают белок MAP2.
Махса Тахерзаде, Алексей Пшежецкий (Mahsa Taherzadeh, Alexey V. Pshezhetsky) / Университет Макгилла
