Самые ошеломляющие и странные снимки года в области биологии

Награда за биомедицинское изображение, демонстрирующее сюрреалистическую красоту мира природы.

Составное изображение головы коробчатого долгоносика (Anthonomus grandis), полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа, найдено на крыльце пригородного дома. Коробчатый долгоносик - это жук, который питается хлопком и откладывает в него яйца. Эти сельскохозяйственные вредители имеют длинные изогнутые морды (часто вдвое длиннее их тела) и могут уничтожать целые посевы хлопка. Они развиваются из яйца во взрослую особь примерно за 20 дней и вырастают в среднем до 6-8 мм в длину. Это одно изображение из серии работ, посвященных обычным домашним вредителям, обнаруженным в домах на окраинах города. Эти изображения наших соседей по дому, которых часто упускают из виду, выполнены в стиле традиционных портретов.

Немногие дисциплины так сложны и загадочны, как биология. Но, как и в любой науке, общественный интерес нужно заслужить. Привлекая внимание общественности к изучению жизни, британский фонд Wellcome Trust проводит премию Wellcome Image Awards, на которой представлены некоторые из самых невероятных, сверхъестественных, а иногда и нервирующих изображений из всей биологической науки.

Фотография беременной матки пони из Нью-Фореста, примерно на пятом месяце беременности. Развивающийся пони (плод) находится вне матки, но остается прикрепленным к ней своими оболочками и пуповиной. Согнутые задние ножки плода торчат из плодных оболочек (вверху справа). Матка была вскрыта, чтобы показать ее обширное кровоснабжение, которое видно на внутренней поверхности. Этот исторический экземпляр принадлежит отбракованному животному, которое в то время было беременно. Он хранится в формалине в контейнере из оргстекла и был сфотографирован в Анатомическом музее Королевского ветеринарного колледжа в Лондоне. Размеры контейнера составляют 48 х 30 х 7 см. Беременная матка, лошадь — Майкл Фрэнк, Королевский ветеринарный колледж.

Абсолютным победителем этого года, объявленным сегодня, стал потрясающий кадр, на котором изображен 5-месячный плод лошади. Плавающая над раскрытым чревом нежная органическая вуаль плаценты раздвигается ровно настолько, чтобы показать два крошечных копытца развивающегося жеребенка. Это потрясающее выражение хрупкости жизни, в равной степени болезненной и безмятежной. Она победила, потому что соответствует четкой цели премии: привлечь внимание общественности и вызвать удивление.

Это не просто распространение научной грамотности, это не просто патерналистский подход, когда мы хотим ”рассказать массам о науке. Это больше о том, чтобы привлечь людей и сказать: боже мой, это потрясающий материал, что бы это могло бы быть изображением?” и завлекать их.

- говорит Кэтрин Дрейкотт, глава Wellcome Images.

Конфокальная микрофотография нервных клеток внутри участка мозга взрослой мыши. Мозг был нарезан ломтиками (как буханка хлеба), и один из этих кусочков виден здесь. После нарезки ее подвергли химической обработке, чтобы сделать ткань прозрачной, чтобы было легче разглядеть структуры глубоко внутри. Подмножество нервных клеток, помеченных визуальным маркером (зеленым флуоресцентным белком), было визуализировано на разной глубине через кусочек ткани толщиной 0,75 мм. Маркеры имеют цветовую маркировку от красного (ближайшего) до оранжевого, желтого, фиолетового, синего и зеленого, когда вы смотрите на изображение. Этот метод используется для составления карты сложной проводки всего мозга. Этот мозг имеет ширину 7,4 мм. — Луис де ла Торре-Убиета, Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе

Среди других претендентов - поперечный срез кошачьего языка, микрофотография паразитоидной осы длиной 2 мм и спина пожилой женщины, страдающей сколиозом. Однако не все изображения являются фотографиями — включены также иллюстрации пыльцевых зерен и распечатанный на 3D-принтере скан легких и грудной клетки пациента. Рассматривается все, что угодно, от нарисованных от руки иллюстраций до самых передовых технологий обработки изображений. Такая гибкость в средствах массовой информации означает, что концепции или факты, содержащиеся в изображении, могут занимать центральное место по сравнению с техническими достижениями, хотя диапазон и сложность представленных материалов определенно растут по мере совершенствования технологий обработки изображений.

Иллюстрация пыльцевых зерен, выделяющихся из цветка семейства астровых. Астровые (Asteraceae) - одно из крупнейших семейств цветковых растений, широко известное как семейство астровых, маргаритковых, подсолнечных или сложноцветных. Пыльцевые зерна содержат мужской сперматозоид и вырабатываются в другой, одной из мужских частей цветка. Они переносятся на другие цветы — в первую очередь насекомыми, птицами и ветром, — чтобы цветущие растения могли размножаться. Они выглядят как мелкодисперсная пыль и являются распространенной причиной сенной лихорадки или сезонной аллергии. Пыльцевые зерна бывают всех форм и размеров, но обычно их размер составляет от 0,01 до 0,1 мм. — Маурицио Де Анджелис

Мы действительно обнаруживаем, что судьи, как правило, гораздо строже относятся к простой фотографии и простым иллюстрациям, потому что они многого ожидают от художественной фотографии и иллюстрации. С научными изображениями они почти готовы смириться, возможно, с некоторой размытостью здесь и там, потому что это реальная вещь, и они знают, что это так, и это то, что вы не можете увидеть невооруженным глазом.

- говорит Дрейкотт.

Кошачий язык, поперечное сечение — Дэвид Линстед

Сканирующая электронная микрофотография глаза зеленой мухи. Многие виды тли, также широко известные как зеленая муха, являются основными сельскохозяйственными вредителями, которые питаются соком растений. У тли есть пара изогнутых фасеточных глаз, которые выступают из головы и имеют широкий угол обзора. Каждый глаз состоит из тысяч повторяющихся элементов, известных как "омматидии", каждый из которых имеет крошечную линзу на передней поверхности. Каждая линза направлена в несколько ином направлении, и вместе они создают мозаичное изображение. Это позволяет мухе видеть очень быстрые движения, но не мелкие детали или объекты, которые находятся далеко. Небольшая круглая структура (глазной бугорок; вверху слева) может помогать насекомым видеть поляризованный свет. Ширина изображения составляет 280 микрометров (0,28 мм).— Кевин Маккензи, Абердинский университет

Премия - это не конкурс, и подать заявку может любой желающий, ученый он или нет. Например, победивший снимок лошадиной матки был сделан не исследователем, а фотографом-искусствоведом. Напротив, фотография сколиотического позвоночника в изящной рамке и при ярком освещении была сделана в рамках обычной документальной работы исследователя.

Напоминающее картину Джексона Поллока, это изображение показывает часть центральной нервной системы плодовой мушки (Drosophila melanogaster). Просвечивающие электронные микрофотографии были использованы для создания цифровой карты местности с цветовой кодировкой. Нервная система организма контролирует все, что он делает, от дыхания и движений до мышления и чувств. Инструкции для выполнения этих задач передаются клетками, называемыми нейронами. Нейрон, способный воспринимать вибрации (желтый), окружен здесь множеством других нейронов, каждый из которых изображен в виде отдельной линии. Сообщения поступают (синие круги) и выходят (красные круги) из нейронов в точках контакта, называемых синапсами. Также отмечены другие представляющие интерес объекты (оранжевые круги), такие как митохондрии. Ширина изображения составляет приблизительно 15 микрометров (0,015 мм). — Альберт Кардона, исследовательский кампус HHMI Джанелия

Каждое изображение раскрывает возвышенный взгляд на вещи, которые мы обычно считаем обыденными — муха, которая раздражает вас, когда вы садитесь читать книгу, при ближайшем рассмотрении оказывается живым и суровым инопланетным ландшафтом; трактографическую МРТ головного мозга трудно отличить от карты глобальных морских маршрутов, только этот предназначен для мыслей и действий, а не для товаров и материалов. Такие синестетические сдвиги в перспективе и являются реальной силой подобных изображений.

Речь идет о понимании жизни, смерти, секса и болезней: краеугольных камней драмы и искусства.

- сказал ученый и телеведущий Адам Резерфорд, вручая награды на церемонии этого года.

Сканирующая электронная микрофотография древовидных ветвей (дендритное дерево), отходящих от определенного типа нервных клеток (клеток Пуркинье, или нейронов), обнаруженных в головном мозге. Похожие на пальцы выступы в этой сложной сети действуют как крошечные датчики, собирая информацию и передавая сообщения, помогающие контролировать и координировать движения мышц. Этот конкретный нейрон находится в коре мозжечка головного мозга крысы. Чтобы мы могли увидеть дендритное дерево, эта ячейка Пуркинье была заполнена визуальным маркером перед тем, как получить изображение с помощью сканирующей электронной микроскопии с сфокусированным ионным пучком, которая позволяет реконструировать нейроны и нейронные цепи с высоким разрешением. Ширина изображения составляет 110 микрометров (0,11 мм). — Профессор М. Хауссер, Сара Райбланд и Арнд Рот, Калифорнийский университет

Конфокальная микрофотография целых легких мыши (синяя и зеленая). Микрочастицы, которые могут переносить лекарства (розовые), изучаются, чтобы выяснить, могут ли они доставлять эти лекарства в легкие. Современные противоопухолевые методы лечения имеют много токсичных побочных эффектов, поэтому исследователи надеются, что однажды эти микрочастицы смогут доставлять противоопухолевые препараты гораздо более простым и целенаправленным способом - например, в ингаляторе — с меньшим количеством побочных эффектов. Поскольку микрочастицы со временем высвобождают лекарственное средство, может потребоваться меньшее количество доз. Правое легкое у мышей разделено на четыре доли (правая сторона изображения), но левое легкое имеет только одну долю (левая сторона изображения). Также видны остатки дыхательного горла (трахеи) и окружающих тканей (в центре). Ширина изображения составляет 12,7 мм. — Грегори Сзето, Аделаида Товар, Джеффри Вайкофф, Институт Коха, авторское право Массачусетского технологического института

Фонд Wellcome Trust, основанный в 1936 году, периодически проводит премию с 1997 года в соответствии с пожеланиями основателя и фармацевтического магната Генри Уэллкома. Он сам был выдающимся коллекционером медицинских артефактов и заботился о том, чтобы его огромное состояние продолжало поддерживать медицинские исследования. Траст стал публичным в 80-х годах и поддерживает инвестиции по всему миру и в бесчисленных отраслях за пределами фармацевтической сферы. В то время как бизнес Wellcome в результате различных слияний стал частью крупной фармацевтической компании Glasko-Smith-Kline, Wellcome Trust располагает независимым фондом в размере почти 30 миллиардов долларов, что делает его вторым по величине частным спонсором после Фонда Гейтса.

Таким образом, у него хорошие возможности для партнерства с другими организациями в продвижении медицинской науки. Партнерство с Массачусетским технологическим институтом, Техасским университетом в Галвестоне и многими другими музеями и организациями по всей Великобритании означает, что изображения с премии будут представлены в 11 таких местах, в дополнение к выставочному пространству в лондонской штаб-квартире Wellcome. Они также присоединятся к более чем 40 000 изображениям, размещенным в онлайн-коллекции Wellcome.

Фотография спины 79-летней женщины, на которой виден ненормально изогнутый позвоночник. Этот сгорбленный вид спины известен как кифоз, или "вдовий горб", и приводит к тому, что верхняя часть спины и плечи скругляются вперед. Хотя кифоз может возникнуть в любом возрасте, чаще всего он наблюдается у пожилых женщин. Существует множество различных причин, включая плохую осанку, травмы, остеопороз, рак и методы лечения рака, инфекции, врожденные дефекты и дегенеративные или эндокринные заболевания. В дополнение к аномально искривленному позвоночнику, другие симптомы могут включать боль в спине, скованность и — в тяжелых случаях — затрудненное дыхание или прием пищи. Варианты лечения разнообразны и будут зависеть от причины и тяжести состояния. — Марк Бартли, Фонд NHS Foundation Trust, больницы Кембриджского университета

Легкая микрофотография крошечной паразитоидной осы (Wallaceaphytis kiikyae), видимая сверху. Паразитоидные осы откладывают свои яйца внутрь других насекомых. После вылупления личинки питаются своим хозяином, съедая его заживо изнутри. Это новый род паразитоидных ос, недавно обнаруженный в тропических лесах Борнео, где была обнаружена единственная самка осы вперемешку с тысячами других насекомых. Он имеет длину всего 0,75 мм и необычные усики, ножки и крылья. Он назван в честь Альфреда Рассела Уоллеса, который в соавторстве с Чарльзом Дарвином опубликовал первую в истории публикацию об эволюции путем естественного отбора и который сам открыл новых насекомых, находясь на Борнео в середине 19 века. Даже сегодня известно, что Борнео богат другими неоткрытыми видами. — Эндрю Полашек, Музей естественной истории

По мере увеличения объема заявок и расширения общественного интереса премия Wellcome Image Award может стать ежегодным мероприятием. Поскольку это работа благотворительной организации, отрадно видеть, что канал становится все шире для изображений, вызывающих любопытство, о сфере, которая нуждается в максимально возможной поддержке. Независимо от того, смогут ли они показать нам его фотографию или нет, сердце Уэллкома, похоже, находится в нужном месте.

Это никоим образом не должно быть пристрастным, это должно заинтересовать любого, кто может интересоваться наукой, или заинтересовать людей наукой. Идея в том, что мы просто хотим, чтобы больше людей было заинтересовано, чтобы больше способных молодых людей приходило на работу.

- говорит Дрейкотт

____________________________________

Обложка к статье «Самые ошеломляющие и странные снимки года в области биологии»