Наука в картинках.Cell. Изображения клеток человека как шедевры живописи. Для тех кто еще не видел.

Яйцеклетка со сперматозоидами. Николь Оттава и Оливер Меккес. "Глаз науки" Яйцеклетка, покрытая спермотазоидами. Это была лишняя клетка после экстракорпорального оплодотворения. Источник-https://www.cell.com/home

Искусство и наука это две уникальных составляющих человеческой культуры, которые сотворил сам человек. Без них мир вокруг нас перестанет быть ярким, животрепещущим.

Мир просто потеряет прогрессивное движение вперед, к будущим открытиям.

Как вы думаете, сочетаются ли вместе искусство и наука? Определенно, да. Наука в искусстве или искусство в науке. Они просто не раздельны.

Моя дочка еще не знает слова “химия”, но это не помешало ей нарисовать яркий рисунок, вложив в него свои эмоции.

Рисунки ребенка.

Но, без знаний в области химии, мы не смогли бы создать эти краски.

Я хочу затронуть медицинский аспект. Ученые, исследователи используют современные сканирующие микроскопы, специальные техники окрашивания, чтобы получить изображения с непревзойденной визуализацией объектов микромира.

Сублимированные Капилляры. Николь Оттава и Оливер Меккес. "Глаз науки" Изображение сублимированного образца ткани, где хорошо видны капилляры. Некоторые из них содержат эритроциты. Капилляр — это самый маленький тип кровеносного сосуда. Но иногда эритроцитам, благодаря изменению своей формы, приходится буквально протискиваться через просвет сосуда, чтобы выполнить главную свою миссию- отдать кислород клеткам и забрать углекислый газ в легкие для выдоха.

Усилия ученых направлены не для создания красивой картинки для художественной галереи. Ведь там они будут выглядеть неуместно.

Изображения живых клеток, объектов природы с какой-то просто немыслимой визуализацией мельчайших деталей показывают, как сложно устроена природа и как мало мы еще знаем. Эти шедевры мы можем разглядывать, благодаря порой многолетней и кропотливой научной работе многих исследователей, посвятивших всю свою жизнь во благо людей.

Жировые Клетки. Николь Оттава и Оливер Меккес."Глаз науки". Это сублимированный образец жировой ткани. Образован из жировых клеток (адипоцитов), они встроены в соединительную ткань (серые нити). Почти весь объем каждой жировой клетки состоит из одной липидной (жировой или масляной) капли (оранжевой). Жировая ткань образует изолирующий слой под кожей, накапливая энергию в виде жира, обычно это происходит от избытка питания.

Уверен, что каждый хоть раз увидевший эти “научные картинки” из разных лабораторий по всему миру будет ошеломлен красотой микромира.

Я планирую собрать лучшие изображения из разных научных журналов, чтобы показать их вам. Так что подписывайтесь на мой канал, оставляйте свои комментарии. Обещаю в свою очередь, что будет интересно.

Альвеолярные Макрофаги. Николь Оттава и Оливер Меккес. "Глаз науки". Три альвеолярных макрофага, лейкоциты (Кремового оттенка) в легочной ткани. Макрофаги — это клетки иммунной системы организма, которые находятся в тканях, а не в циркулирующей крови. Они распознают инородные частицы, включая бактерии, пыльцу и пыль, и поглощают (фагоцитоз) и затем переваривают их. Альвеолярные макрофаги связаны с альвеолами легких (в них происходит процесс газообмена) и базальным эпителием.

Наука сегодня подошла очень близко к возможности напечатать на 3D биологическом принтере практически любой орган человека. И это не фантастика, а уже очень близкая перспектива. Как же произошел такой скачок? Вот эти “научные картинки” накапливая научные данные из года в год как раз и заложили основу для всех открытий в медицине в последнее время.

Криоэлектронная микроскопия очень популярна во всем мире. Особенно после присуждения Нобелевской премии по химии ученым Жаку Дюбоше, Йоахиму Франку и Ричарду Хендерсону.

Цитата-

"Эти исследователи из Швейцарии, США и Великобритании получили высшую награду за "разработку метода криоэлектронной микроскопии для определения структуры молекул с высоким разрешением в растворе".

В нашей стране тоже этот метод набирает обороты. Исследователи, работающие в этой сфере есть в отделении электронной микроскопии НИИ ФХБ имени А.Н. Белозерского МГУ. Научные приборы, позволяющие двигаться в этом направлении есть еще в Курчатовском институте. Чтобы понять, как устроены наши белки, ферменты, клеточные структуры, мембраны, рецепторы, ДНК и РНК наконец, ученые придумали рентгеновскую кристаллографию и ЯМР-спектроскопию. Эти инструменты имеют много ограничений.

Например, электронный микроскоп (в этом приборе вместо светового пучка используют поток электронов) может видеть объекты микромира только в вакууме.

Каким же образом рассмотреть живой образец, помещенный в вакуум? Получается, чтобы увидеть клетку с большой детализацией образец надо поместить в раствор и очень быстро его заморозить.

Так поступил Жак Дюбоше, в конце 80-х годов, он научился очень быстро замораживать воду, чтобы вокруг образца появилась пленка, и образец при этом сохранял свою форму в вакууме.

Так появился “лед Дюбоше”, который не рассеивает электроны и молекулы прекрасно визуализируются.

Так исследователи пошли вперед и метод криоэлектронной микроскопии совершил перезагрузку в биохимии и других смежных науках.

Цитата-

"В 1990 году Ричард Хендерсон первым сумел получить с помощью электронного микроскопа трехмерное изображение белка родопсина в разрешении до отдельных атомов.

Тому Стайц, Венкатраман Рамакришнан и Ада Йонат в 2009 году получили награду за определение структур рибосомы — и они сделали это именно с помощью криоэлектронной микроскопии".

Электронная микроскопия активно используется не только в медицине.

Сегодня в мире есть большая команда исследователей, которая получила весомый денежный грант на получении технологии изготовления любой ткани человека в “промышленных масштабах”. Уже сейчас эта корпорация способна производить органоиды из разных клеток на потоке. Думаю, что без научных инструментов визуализации не было бы столько открытий в последние годы и ученые не смогли бы разгадать тайны дифференцировки стволовой клетки в любую другую.

Остается пожелать и нашим ученым хорошего финансирования их научных проектов.

Пожалуй, продолжим нашу галерею наболевшим и актуальным Covid 19.

Вирус SARS-CoV-2 под микроскопом. КРЕДИТ. Национальный институт аллергии и инфекционных заболеваний. Ученые смогли определить точную хронологию появления вируса. Новый коронавирус циркулировал незамеченным за несколько месяцев до первых случаев заболевания COVID-19 в Ухане, Китай. КАЛИФОРНИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ В САН - ДИЕГО. Фото и полный текст статьи-https://media.eurekalert.org/multimedia_prod/pub/web/259597_web.jpg

Цветная просвечивающая электронная микрофотография (ТЭМ) частиц коронавируса SARS-CoV-2 (round) от британского случая заболевания Covid-19. Вирус окружен РНК (рибонуклеиновой кислотой). Коронавирусы получили свое название от короны (короны) поверхностных белков, которые используются для прикрепления и проникновения в клетки-хозяева.

Фото

А это рисунки с компьютерным моделированием художника. Заметили отличие от реальных фото?

Частица Коронавируса Covid-19 . Художник Cdc/научная Фотобиблиотека. Иллюстрация ультраструктуры коронавируса SARS-CoV-2 (ранее 2019-nCoV), который был впервые идентифицирован в Ухане, Китай, в декабре 2019 года. Внутри мембраны находятся спайковые белки (красным цветом), мембранные белки (оранжевые), гемагглютинин-эстеразные белки (светло-серые) и белки оболочки (желтые).

Белок и рецептор коронавируса Covid-19, иллюстрация художника на основании данных электронной микроскопии. Молекулярные модели спайкового белка (желтого) для коронавируса Covid-19, связывающегося с рецептором (центром) на его клетке-мишени. Рецептор представляет собой рецептор типа ангиотензинпревращающего фермента 2 (ACE2).

Кстати, художники научились великолепно моделировать клеточные структуры человеческого тела.

Вот на этом сайте они создают очень реалистичные модели и переводят научные данные в интересные анимационные видео.

Моделирование нейрона. Рисунок отсюда https://alphatauri3d.com/portfolio-item/blood-brain-barrier/

Гематоэнцефалический барьер. Моделирование астроцита. Эритроциты в просвете капилляра. Источник-https://alphatauri3d.com/portfolio-item/blood-brain-barrier/

Но эти изображения только реалистичные модели. А мы говорим о реальных фото и потому продолжим.

Эритроцит. Резия Преториус. Кафедра физиологии университет Претории, Южная Африка. Эритроциты (красные кровяные тельца), наиболее распространенный тип клеток крови, являются основным средством доставки кислорода к тканям и клеткам. У них нет ядра или митохондрий, а их цитоплазма в основном состоит из гемоглобина. Кроме того, у них сравнительно ограниченный метаболизм. Однако считается, что их ультраструктура может рассказать нам некоторые очень интересные истории об общем состоянии здоровья отдельного человека. На изображении - типичный здоровый эритроцит двояковогнутой и дисковидной формы. Фото отсюда https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

Цитата-

Все изображения в этом ряду сделаны с помощью уникального микроскопа ZEISS ULTRA PLUS FEG-SEM с возможностями In Lens на 1 кв. Этот прибор находится в отделении микроскопии и микроанализа Университета Претории в Претории, Южная Африка. Техническую помощь в подготовке образцов оказали Джанетт Бестер и Наташа Вермюлен с кафедры физиологии Университета Претории.

Фото отсюда https://www.nhm.ac.uk/our-science/departments-and-staff/core-research-labs/imaging-and-analysis/electron-microscopy/zeiss-ultra-plus.html

Слипшиеся эритроциты. Резия Преториус. Кафедра физиологии университет Претории, Южная Африка. Сотрудничество с Арменом Y Гаспаряном, Фонд Dudley Group NHS Foundation, Бирмингемский университет В семействе заболеваний, известных как системная красная волчанка, гиперактивная аутоиммунная система атакует нормальные здоровые клетки. Тогда эритроциты становятся "липкими" и как бы слипаются друг с другом. Фото отсюда https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

Резия Преториус. факультет физиологии университет Претории, Южная Африка Сотрудничество с Богуславом Липинским, Гарвардской Медицинской школой и Дугласом Б Келлом, Манчестерским университетом. Гиперкоагуляция/тромбофилия — это нарушение свертываемости крови, которое может увеличить частоту тромбозов. Повышенный уровень железа также обычно присутствует у пациентов с инсультами (в патогенезе которых лежит механизм нарушения свертывающей и противосвертывающей систем). Удлиненные эритроциты связаны с плотными спутанными отложениями фибрина. (Справа) форма клетки значительно изменяется при перегрузке железом. Фото отсюда https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

Сдвиг Формы эритроцита. Резия Преториус. Факультет физиологии университет Претории, Южная Африка. Сотрудничество с Богуславом Липински, Гарвардская медицинская школа, и Дугласом Б Келлом, Манчестерский университет. При воспалительных состояниях, а также в присутствии повышенного содержания железа эритроциты изменяют форму. При сахарном диабете II типа и тромботическом ишемическом инсульте существует большая вероятность повышения содержания железа в крови. На изображении: эритроциты при диабете образуют заостренные расширения и деформируются, когда фибрин спонтанно скручивается вокруг клеток, что является следствием гиперкоагуляции. Фото отсюда https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

Деформированный эритроцит. Resia Pretorius Department of Physiology University of Pretoria, Южная Африка сотрудничество с Albe C Swanepoel, Department of Physiology, University of Pretoria. При здоровой беременности дискоидные эритроциты часто ассоциируются с тромбоцитами. На протяжении всей беременности активация тромбоцитов способствует общему гиперкоагуляционному состоянию. На изображении: взаимодействие между эритроцитами и активированными тромбоцитами с псевдоподиями, что является вероятной причиной повышенной гиперкоагуляции (сотояние с развитием тромбообразования). Фото отсюда https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

Микрофотография эритроцитов, инфицированных серповидноклеточной анемией. Resia Pretorius Department of Physiology University of Pretoria, Южная Африка сотрудничество с Ричардом Апату, University of Pretoria, и Айви Экем, Department of Hematology, University of Ghana Medical School. Эритроциты, деформированные серповидноклеточной анемией, кажутся растянутыми и вытянутыми в форме, обычно называемой "полумесяцем". Фото отсюда https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

Клеточная мембрана эритроцита становится шаровидной в присутствии 1018 различных токсинов после каждой затяжки сигаретного дыма. Резия Преториус Факультет физиологии Университета Претории, Южная Африка. Токсины окружающей среды могут значительно изменять форму красных кровяных телец. Эритроциты испытывают значительное изменение формы под воздействием сигаретного дыма. Фото отсюда https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

Подписывайтесь на канал, если понравилась статья!

Всем доброго здоровья!

Источники - 1.Troeger, A., Amankwaa, A., Corless, V., Goyal, M., Ozin, G., Corless, V., Advanced Science News, Corless, V., Corless, V., Advanced Science News, Corless, V., Song, Y. M., Corless, V., Ozin, G., Ho, D., Advanced Science News, Corless, V., Ashley, B., Advanced Science News, … Corless, V. (2021, March 12). Home | . Advanced Science News. https://www.advancedsciencenews.com/

2.Klapczynski, M. (2021, March 19). Blood Brain Barrier . Vimeo. https://vimeo.com/135110744?ref=em-share

3. https://alphatauri3d.com/portfolio-item/blood-brain-barrier/

4. https://www.cell.com/home

5. https://www.cell.com/pictureshow/erythrocytes

6. https://nauka.tass.ru/nauka/4617258

7. https://www.nhm.ac.uk/our-science/departments-and-staff/core-research-labs/imaging-and-analysis/electron-microscopy/zeiss-ultra-plus.html