Шедевры под микроскопом: ученый ТюмГУ готовит необычную выставку фотографий
«Выставка фотографий, которую мы планируем, предоставит отличный шанс поделиться образами прекрасного микромира, который нас окружает», — признается Игорь Орлов.
Игорь Александрович — PhD в области биологии, постдок Института экологической и сельскохозяйственной биологии (X-BIO). Совместно с Датским музеем естественной истории в X-BIO была создана лаборатория систематики насекомых, где работает Игорь. Основной фокус его интересов — изучение систематики и филогенеза семейства Коротконадкрылых жуков, или Стафилинид. А ещё Игорь делает завораживающие фотографии своих объектов исследования. В пробирке жук, которого он показывает, размером не больше двух миллиметров, а на фото…
— Игорь, для «затравки» перед выставкой расскажите, пожалуйста, поподробнее об этой фотографии.
- Конкретно эта фотография (на ней изображён жук рода Алеохара, хищник капустных и других мух-фитофагов, вредителей сельскохозяйственных культур) была сделана с помощью электронного микроскопа. Моя разрисовка — не натуральные цвета. Через электронный микроскоп мы не можем видеть то, что видно на фотографиях в цвете, сфотографировать образец можно только в черно-белом формате.
— То есть, цветовая подача — это ваше художественное видение?
- Можно и так сказать. Вот для примера оригинальный черно-белый снимок. А вот это уже колоризированный мной, раскрашенный. Основная идея здесь даже не художественная — раскрасить в яркие, привлекающие взгляд цвета. Основное — это показать, сколько, например, имеется разных структур в сложно устроенном ротовом аппарате жука. Разных элементов здесь наберется с десяток. И когда я показываю эту фотографию студенту или человеку, просто интересующемуся природой, мне уже легче объяснить, какая из структур на фотографии — верхняя губа, какая — нижняя, какие ещё ротовые придатки здесь можно различить. Чтобы другой человек меня понял, увидел, о чем, собственно, речь, я сделал эти части контрастными — так детали хорошо различимы.
— А в природе этот жук может быть монохромным?
- Так как я давно работаю с этими объектами, то природные цвета я уже знаю. Природная окраска более-менее сдержанная, и при назначении цветов на своих изображениях я стараюсь следовать этому правилу. Но бывает, цвета могут отличаться от тех, которые мы бы ожидали увидеть у живого насекомого. Синие глаза у этого жука я художественно оформил, а всё остальное — где-то приблизительно так и выглядит. Вот здесь прилипла чешуйка с крыльев бабочки — она примерно того цвета, что и в природе. Кстати говоря, люди, которые специализируются на изучении насекомых с помощью электронных микроскопов, не очень любят бабочек. Потому что иногда весь жук бывает покрыт чешуйками с их крыльев, и самого жука разглядеть в микроскоп становится очень сложно.
Ну и смотрите: вот ротовой аппарат — верхняя и нижняя губа, а по бокам горизонтально челюсти: по две каждого типа, итого — четыре, и внутри «язычок» — гипофаринкс. То есть, строение ротового аппарата выглядит сложнее, чем у человека — у насекомых большее количество подвижных частей. Я несколько лет провозился, наблюдая строение ротовых придатков жуков под микроскопом, и только глядя на вот эту разукрашенную картинку, я наконец-то для себя понял, как они работают в движении у живого насекомого. То есть, этот снимок для меня уже не просто эстетически привлекательная картинка, а некий научный инструмент познания, приносящий реальную пользу в моей деятельности.
— Сколько времени уходит на такую разрисовку?
- Сюда, конечно, вложено определённое количество работы. Уходит на разрисовку целый день — порядка шести часов усиленной концентрации, не отрывая руку от компьютерной мыши. Процесс достаточно трудоемкий: каждую деталь нужно обвести и потом присвоить ей определенный цвет. К тому же, нужно чётко понимать, что именно за элемент выделить и зачем. Вот, к примеру, между чувствительных волосков по краям верхней губы жука есть железы. На сегодня никто этими железами не интересовался, потому что никто не смотрел с такого ракурса, на черно-белой фотографии эти железы не так видно. А на раскрашенном контрасте они привлекают внимание, и уже интересно изучить, для чего они. Но пока это предмет будущих исследований. Возможно это важный признак, который поможет учёным в решении глобальной задачи — реконструкции Древа Жизни. Вообще изучение жуков, как и насекомых в целом — тема обширная, и здесь много что ещё предстоит познать.
— А структура «материала» тоже передана? Вот спинка кажется бархатистой, ближе к челюстям — чешуйчатое покрытие…
- Да, это оригинальный покров. В принципе, чешуйки бабочки и вот эти поверхностные структуры жука — они одной природы. Просто у бабочек «чешуйчатость» развита больше, а здесь меньше. Точки на чешуйках — это дополнительные поры, которые идут внутрь. Это нервные окончания, возможно, считывающие информацию о химическом составе окружающей среды. Диаметр этого отверстия — один микрометр, величина условной бактерии. Вот и представьте, настолько мы можем увеличить снимок организма с помощью электронного микроскопа. В целом все эти методы существуют с 60-х годов прошлого века, дают очень хорошие результаты в энтомологии. Не в каждой лаборатории есть такая сложная и дорогостоящая техника. Мне, можно сказать, повезло работать в ТюмГУ, где подобный инструмент (сканирующий электронный микроскоп — СЭМ) — один из лучших в университетах России.
Но за вот такой разрисовкой стоит ещё некоторая работа по подготовке. Самого жука поймать или взять из коллекции — несложно. Но насекомое надо подготовить к изучению и фотографии. Перед фотографированием объект помещают в серию различных химических растворов для очистки от жиров и налипшей грязи. После — в специальный аппарат, который покрывает образец тончайшим слоем металла. И только затем насекомого помещают в вакуумную камеру электронного микроскопа, где и производится непосредственно фотографирование. Вообще съёмка с использованием СЭМ непередаваемо увлекательный и одновременно сложный и ответственный процесс.
— Получается, насекомое, которое Вы изучаете, мумифицировано в своем роде?
- Да, похоже на то. Правильно подготовленный образец в таком виде может быть сохранным 200 лет и дольше. Теоретически — неопределённо долго.
— Как давно Вы занялись научной колоризацией?
- С 2017 года. Это — часть диссертационной работы. Мне со студенчества нравились такие цветные картинки. Но казалось, что это высокая наука и что нужно сто средств и навыков, чтобы делать подобное, и мне никогда не светит это освоить. Поэтому я в это особо и не вникал, думая, что такой навык — космос…
— Но мечты сбываются…
- Да, была мечта провести исследования с использованием электронного микроскопа, я её воплотил в полном объёме. А однажды решил поинтересоваться, как всё-таки получают такие красивые цветные картинки. Уже через полчаса у меня была своя разрисованная фотография, снятая на электронном микроскопе. Оказалось, что это несложно и доступно любому человеку — в Интернете можно всему научиться. Все страхи только у нас в голове. На самом деле, всё возможно, стоит только захотеть и поинтересоваться.
— Есть подозрение, что заниматься этим могут все-таки немногие — это же нужно разбираться в строении жука. А вот увидеть такие картинки наверняка интересно. Когда Вы думаете экспонировать свои работы?
- К осени. На лето у меня большие планы по работе с электронным микроскопом. И с теми мощностями, что есть в университете, результаты исследований и качество экспозиций может быть на порядок выше, чем с оборудованием, на котором мне довелось до этого поработать.
— Сколько планируете показать работ широкой публике?
- Я полагаю, будет оптимально выставить 20−30 хороших фотографий. С описательным сопровождением и кратким экскурсом в мир электронной фотографии. Этого количества хватит, чтобы не утомлять зрителя — не слишком много и не слишком мало.
— Ну и стоит презентовать? Ведь вы сможете рассказать слушателям про этот удивительный микромир?
- Да, я, на самом деле, был бы только рад такой возможности.
— Расскажите немного о себе, о своей научной деятельности.
- Я с самого детства был очарован живой природой, этим бесконечным разнообразием форм и образов, в которых преподносит себя Жизнь. Изучать природу и её закономерности — сейчас это основная сфера моей деятельности и то, что меня по-настоящему захватывает уже очень давно. Со средней школы занимаюсь жуками. Почему? Это очень удобный объект познания живой природы. Их много, встречаются они — без преувеличения — на каждом шагу. С ними удобно работать — сухие или заспиртованные материалы могут храниться очень долго в коллекциях…
— И мало изучены?
- На пару сотен лет хватит целой армии учёных. Я сам из Беларуси, закончил Брестский университет имениА. С. Пушкина . Узнал, что в Дании идет набор аспирантов, и можно изучать именно тех жуков, которые мне нравятся больше всего. Я подал заявку и выиграл конкурс. Далее я в течение трех лет отучился в аспирантуре в Копенгагене, где успешно защитил диссертацию на степень PhD. С 2020 года влился в коллектив Института X-BIO ТюмГУ, работаю в области обеспечения биобезопасности растений с использованием жуков-энтомофагов.
Справочно:
Энтомоло́гия (от др.-греч. ἔντομον «насекомое» + λόγος «слово, учение») — раздел зоологии, изучающий насекомых. Многие насекомые имеют значение как вредители сельского и лесного хозяйства, паразиты человека, переносчики возбудителей заболеваний.
Для ближайшего ознакомления с темой исследований, над которой работает Игорь — его статья:
Orlov, I., Leschen, R.A.B., Żyła, D., and Solodovnikov, A. 2020. Total-evidence backbone phylogeny of Aleocharinae (Coleoptera: Staphylinidae). Cladistics, 1−31. DOI: https://doi.org/10.1111/cla.12444
Источник:
— Игорь, для «затравки» перед выставкой расскажите, пожалуйста, поподробнее об этой фотографии.
- Конкретно эта фотография (на ней изображён жук рода Алеохара, хищник капустных и других мух-фитофагов, вредителей сельскохозяйственных культур) была сделана с помощью электронного микроскопа. Моя разрисовка — не натуральные цвета. Через электронный микроскоп мы не можем видеть то, что видно на фотографиях в цвете, сфотографировать образец можно только в черно-белом формате.
— То есть, цветовая подача — это ваше художественное видение?
- Можно и так сказать. Вот для примера оригинальный черно-белый снимок. А вот это уже колоризированный мной, раскрашенный. Основная идея здесь даже не художественная — раскрасить в яркие, привлекающие взгляд цвета. Основное — это показать, сколько, например, имеется разных структур в сложно устроенном ротовом аппарате жука. Разных элементов здесь наберется с десяток. И когда я показываю эту фотографию студенту или человеку, просто интересующемуся природой, мне уже легче объяснить, какая из структур на фотографии — верхняя губа, какая — нижняя, какие ещё ротовые придатки здесь можно различить. Чтобы другой человек меня понял, увидел, о чем, собственно, речь, я сделал эти части контрастными — так детали хорошо различимы.
— А в природе этот жук может быть монохромным?
- Так как я давно работаю с этими объектами, то природные цвета я уже знаю. Природная окраска более-менее сдержанная, и при назначении цветов на своих изображениях я стараюсь следовать этому правилу. Но бывает, цвета могут отличаться от тех, которые мы бы ожидали увидеть у живого насекомого. Синие глаза у этого жука я художественно оформил, а всё остальное — где-то приблизительно так и выглядит. Вот здесь прилипла чешуйка с крыльев бабочки — она примерно того цвета, что и в природе. Кстати говоря, люди, которые специализируются на изучении насекомых с помощью электронных микроскопов, не очень любят бабочек. Потому что иногда весь жук бывает покрыт чешуйками с их крыльев, и самого жука разглядеть в микроскоп становится очень сложно.
Ну и смотрите: вот ротовой аппарат — верхняя и нижняя губа, а по бокам горизонтально челюсти: по две каждого типа, итого — четыре, и внутри «язычок» — гипофаринкс. То есть, строение ротового аппарата выглядит сложнее, чем у человека — у насекомых большее количество подвижных частей. Я несколько лет провозился, наблюдая строение ротовых придатков жуков под микроскопом, и только глядя на вот эту разукрашенную картинку, я наконец-то для себя понял, как они работают в движении у живого насекомого. То есть, этот снимок для меня уже не просто эстетически привлекательная картинка, а некий научный инструмент познания, приносящий реальную пользу в моей деятельности.
— Сколько времени уходит на такую разрисовку?
- Сюда, конечно, вложено определённое количество работы. Уходит на разрисовку целый день — порядка шести часов усиленной концентрации, не отрывая руку от компьютерной мыши. Процесс достаточно трудоемкий: каждую деталь нужно обвести и потом присвоить ей определенный цвет. К тому же, нужно чётко понимать, что именно за элемент выделить и зачем. Вот, к примеру, между чувствительных волосков по краям верхней губы жука есть железы. На сегодня никто этими железами не интересовался, потому что никто не смотрел с такого ракурса, на черно-белой фотографии эти железы не так видно. А на раскрашенном контрасте они привлекают внимание, и уже интересно изучить, для чего они. Но пока это предмет будущих исследований. Возможно это важный признак, который поможет учёным в решении глобальной задачи — реконструкции Древа Жизни. Вообще изучение жуков, как и насекомых в целом — тема обширная, и здесь много что ещё предстоит познать.
— А структура «материала» тоже передана? Вот спинка кажется бархатистой, ближе к челюстям — чешуйчатое покрытие…
- Да, это оригинальный покров. В принципе, чешуйки бабочки и вот эти поверхностные структуры жука — они одной природы. Просто у бабочек «чешуйчатость» развита больше, а здесь меньше. Точки на чешуйках — это дополнительные поры, которые идут внутрь. Это нервные окончания, возможно, считывающие информацию о химическом составе окружающей среды. Диаметр этого отверстия — один микрометр, величина условной бактерии. Вот и представьте, настолько мы можем увеличить снимок организма с помощью электронного микроскопа. В целом все эти методы существуют с 60-х годов прошлого века, дают очень хорошие результаты в энтомологии. Не в каждой лаборатории есть такая сложная и дорогостоящая техника. Мне, можно сказать, повезло работать в ТюмГУ, где подобный инструмент (сканирующий электронный микроскоп — СЭМ) — один из лучших в университетах России.
Но за вот такой разрисовкой стоит ещё некоторая работа по подготовке. Самого жука поймать или взять из коллекции — несложно. Но насекомое надо подготовить к изучению и фотографии. Перед фотографированием объект помещают в серию различных химических растворов для очистки от жиров и налипшей грязи. После — в специальный аппарат, который покрывает образец тончайшим слоем металла. И только затем насекомого помещают в вакуумную камеру электронного микроскопа, где и производится непосредственно фотографирование. Вообще съёмка с использованием СЭМ непередаваемо увлекательный и одновременно сложный и ответственный процесс.
— Получается, насекомое, которое Вы изучаете, мумифицировано в своем роде?
- Да, похоже на то. Правильно подготовленный образец в таком виде может быть сохранным 200 лет и дольше. Теоретически — неопределённо долго.
— Как давно Вы занялись научной колоризацией?
- С 2017 года. Это — часть диссертационной работы. Мне со студенчества нравились такие цветные картинки. Но казалось, что это высокая наука и что нужно сто средств и навыков, чтобы делать подобное, и мне никогда не светит это освоить. Поэтому я в это особо и не вникал, думая, что такой навык — космос…
— Но мечты сбываются…
- Да, была мечта провести исследования с использованием электронного микроскопа, я её воплотил в полном объёме. А однажды решил поинтересоваться, как всё-таки получают такие красивые цветные картинки. Уже через полчаса у меня была своя разрисованная фотография, снятая на электронном микроскопе. Оказалось, что это несложно и доступно любому человеку — в Интернете можно всему научиться. Все страхи только у нас в голове. На самом деле, всё возможно, стоит только захотеть и поинтересоваться.
— Есть подозрение, что заниматься этим могут все-таки немногие — это же нужно разбираться в строении жука. А вот увидеть такие картинки наверняка интересно. Когда Вы думаете экспонировать свои работы?
- К осени. На лето у меня большие планы по работе с электронным микроскопом. И с теми мощностями, что есть в университете, результаты исследований и качество экспозиций может быть на порядок выше, чем с оборудованием, на котором мне довелось до этого поработать.
— Сколько планируете показать работ широкой публике?
- Я полагаю, будет оптимально выставить 20−30 хороших фотографий. С описательным сопровождением и кратким экскурсом в мир электронной фотографии. Этого количества хватит, чтобы не утомлять зрителя — не слишком много и не слишком мало.
— Ну и стоит презентовать? Ведь вы сможете рассказать слушателям про этот удивительный микромир?
- Да, я, на самом деле, был бы только рад такой возможности.
— Расскажите немного о себе, о своей научной деятельности.
- Я с самого детства был очарован живой природой, этим бесконечным разнообразием форм и образов, в которых преподносит себя Жизнь. Изучать природу и её закономерности — сейчас это основная сфера моей деятельности и то, что меня по-настоящему захватывает уже очень давно. Со средней школы занимаюсь жуками. Почему? Это очень удобный объект познания живой природы. Их много, встречаются они — без преувеличения — на каждом шагу. С ними удобно работать — сухие или заспиртованные материалы могут храниться очень долго в коллекциях…
— И мало изучены?
- На пару сотен лет хватит целой армии учёных. Я сам из Беларуси, закончил Брестский университет имени
Справочно:
Энтомоло́гия (от др.-греч. ἔντομον «насекомое» + λόγος «слово, учение») — раздел зоологии, изучающий насекомых. Многие насекомые имеют значение как вредители сельского и лесного хозяйства, паразиты человека, переносчики возбудителей заболеваний.
Для ближайшего ознакомления с темой исследований, над которой работает Игорь — его статья:
Orlov, I., Leschen, R.A.B., Żyła, D., and Solodovnikov, A. 2020. Total-evidence backbone phylogeny of Aleocharinae (Coleoptera: Staphylinidae). Cladistics, 1−31. DOI: https://doi.org/10.1111/cla.12444
Источник:
Управление стратегических коммуникаций ТюмГУ
Читайте также
