Программа «Мастерские инноваций» ФИОП РОСНАНО и МГУ имени М.В.Ломоносова подвели итоги конкурса «Моя лаборатория». Мы с удовольствием публикуем лучшие работы.

Когда я читал статьи цикла «Моя лаборатория», то в каждой я находил что-то технически ценное для себя и своей энтомологической лаборатории. Я все время думал, «вот бы мне такой прибор»! Поэтому я решил написать от имени школьника, занимающегося конкретным делом – изучением насекомых. Я хочу описать свою действующую лабораторию, и какой бы я хотел ее видеть в будущем!

Моей лаборатории 3 года. Под нее был специально оборудован гараж. В ней есть основные параметры: электричество, отопление, вода.

Фото 1. Моя лаборатория.

За время исследований в лаборатории постепенно появились пробирки, чашки Петри и прочая лабораторная посуда и химреактивы из набора «Юного химика»:

Фото 2. Пробирки

Появился монокулярный световой микроскоп, а, вслед за ним, бинокулярный микроскоп:

Я приспособил 3-D очки для изучения поляризации света:

Фото 7. Пластиковый кубик и муха в поляризованном свете.

Затем мне подарили на Новый год очень точные весы:

Фото 8. Весы

Дедушка соорудил безопасную ультрафиолетовую лампу и подарил мне компас:

Фото 9. Ультрафиолетовая лампа

Фото 10. Компас

Ну а сачок, эксгаустер и эппендорфы, это у каждого энтомолога есть.

Фото 11. Эксгаустер (слева)

Мои исследования

Объектом моих исследований являются насекомые. И так как это биологические объекты, то с ними бывают порой непредсказуемые открытия! С живыми существами сложно строить гипотезы, ставить опыты, мои живые объекты, порой, даже трудно найти! Насекомые, несмотря на то, что их огромное количество, все еще недостаточно изучены. Это связано со скрытым образом жизни, особенно личинок, мелкими размерами и небольшим количеством специалистов в этой области. И, тем не менее, столько полезных материалов предоставили нам эти в большинстве своем невзрачные козявки!

Это и хирургический наноклей на основе веществ, помогающих мухам удерживаться на потолке, и крылья стрекозы, которые помогли ученым создать бактерицидное нанопокрытие, и глаза насекомых, послужившие прототипом широкоугольной камеры…

Я расскажу о нескольких своих исследованиях, которые бы могли пригодиться в нанотехнологиях, и о тех сложностях, с которыми я сталкиваюсь из-за нехватки оснащения и общения с настоящими учеными.

Изучение надкрылья жука долгоносика. Вот бы мне Атомно-силовой микроскоп!

Фото 12. Смонтированный жук долгоносик

Однажды я обратил внимание на то, что надкрылья одного вида долгоносика при монтировании трудно прокалываются булавкой, тогда как надкрылья других видов – легко. С чем это связано? Четкого ответа я не нашел.

Конечно, я смотрел под своим стереоскопическим микроскопом срез надкрылья, но увеличения моей техники оказалось недостаточным.

фото 13. Срез надкрылья под моим стереоскопическим микроскопом

Я набрался храбрости и просил сфотографировать моих долгоносиков в разных лабораториях, приставал с вопросами на конкурсе НАНОСКАН. Одну из лучших фотографий надкрылья под атомно-силовым микроскопом сделал Е. А. Смирнов, участник проекта «Нанометр». Я искренне благодарен Евгению Алексеевичу за присланные фото, а также за ценные замечания по поводу правильной подготовки образца для АСМ. Вот, что мы увидели:

Фото 14. Срез надкрылья долгоносика под АСМ. Фотография Е.А.Смирнова.

Оказалось, что срез надкрылья под АСМ выглядит как матрас, то есть плотные горизонтальные слои перемежаются со скоплением вертикальных «ниточек». Возможно, именно они и выполняют роль амортизаторов. Но нужны дополнительные исследования.

Вот, почему мне нужен в моей лаборатории современный микроскоп, например такой:

Фото 15. Учебный СЗМ (Фото с сайта http://www.ntmdt.ru/)

ДНК. Вот бы мне собрать ДНК-оригами!

Как-то, читая журнал «Я Леонардо», я обнаружил, как легко можно выделить ДНК на кухне, статья так и называлась: «Выдели ДНК на кухне!». Конечно, я выделил ДНК из банана по описанной технологии:

Фото 16. Набор для выделения ДНК

Фото 17. Нити ДНК

Я получил белые нити ДНК. Однако, что делать дальше? Вот бы мне в лабораторию оборудование для ДНК-ОРИГАМИ:

фото 18. с сайта Нанометр (на рисунке приведены некоторые паттерны ДНК оригами. Верхний ряд: компьютерное моделирование. Средний и нижний ряды: АСМ. Изображения без масштаба имеют размер 165х165нм, шкала составляет для b)1 мкм, c-d) 100 нм)

Эмбриология. Вот бы мне микроскоп «Бетцига»!

Недавно я провел маленькое эмбриологическое исследование. Я изучаю жизнь мельчайших насекомых, некоторые из них не превышают 0,5мм.

В процессе работы я лично убедился, увидел своими глазами и заснял на камеру волшебные превращения насекомых из яйца в имаго. Я провел эксперимент по извлечению насекомых одного вида из яиц на разной стадии зрелости:

Фото 19. Образцы насекомого одного вида разных возрастов, извлеченные из соседних яиц одной кладки. Энтомологическая булавка для масштаба

Фото 20. Имаго данного вида из этой же кладки.

Подопытным образцом была кладка яиц из 14 шт. В течение пяти дней я вскрывал по 1 яйцу, вынимал содержимое (эмбрион), фотографировал его и спиртовал. Я наблюдал, как растет и меняется насекомое. Четыре образца были нежизнеспособными, из вскрытого пятого яйца появился живой паразит, очевидно паразитическая оса. В этот же день стали вылупляться осы самостоятельно из оставшихся яиц.

А как было бы здорово смотреть рост насекомого прямо в яйце! Вот почему в моей лаборатории нужен будет микроскоп «Бетцига».

ДУХИ. Нужен прибор для определения молекулы запаха!

Мои духи из природных цветов (гортензия, ирис, роза, пион, лох, хоста и пр.), которые я изготовил два года назад, ежегодно приобретают новые ароматы. Для изготовления духов я использую цветы растения, дистиллированную воду, которую сам добываю «дедовским методом», иногда экспериментирую с разной водой, например из саратовского сероводородного источника, и спирт.

Неплохо было бы в моей лаборатории иметь набор для изучения запахов.

Фото 21. Эксперимент по изготовлению духов из пиона с использованием трех разных вод: дистиллированной, водопроводной, из сероводородного источника.

Лучший запах на 2013г. с дистиллированной водой. В 2014 – с водой из сероводородного источника!

Фото 22. Изготовление дистиллированной воды

Фото 23. Сероводородный источник

Вообще-то запахи – очень перспективная тема. Я читал, что муха может уловить запах за 2 километра от объекта запаха. То есть практически одну молекулу. Вот это обоняние! Недаром даже миллиардер Билл Гейтс, как писали в «Комсомольской правде» « … выказал явное увлечение «пахнущими» технологиями. И вот новый «пахучий» проект, на который Гейтс выделяет 775 тысяч долларов, - разработка ловушек для малярийных комаров. Изобретение основано на исследованиях лауреатов так называемой Шнобелевской премии 2006 года, сообщает medportal.ru. Бороться с комарами - только малярийными - будут запахом грязных носков.» Что ж, есть, куда стремиться!

А также моей лаборатории был бы не лишним мощный электромагнит и сейсмограф для изучения магнитотропизма, который я пытался исследовать с помощью ростков свеклы:

Фото 24. Корни свеклы на магните закручиваются по спирали.

Но, конечно, никакая техника не заменит общение с учеными! Хорошо, что есть хотя бы электронная почта и форумы!

Зачем все это, скажет кто-то? Да просто интересно! А некоторые опыты я повторяю за учеными, чтобы увидеть все своими глазами, как говориться, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать!

Почему сейчас, в школе? Потому что именно сейчас, в школе, у меня есть большое преимущество – целое лето каникул, которое я могу потратить на любое исследование, какое захочу!

Благодарности: Я благодарен всем участникам моих исследований, моим родителям; дедушке; моему куратору и главному критику Никельшпарг Э; Полилову А.А. д.б.н., научному консультанту и вдохновителю, Лобанову А.Л., веб-редактору сайта «Жуки (coleopteran) и колеоптерологи) за публикацию моих исследований; школьным учителям за отличные знания!

Об авторе

Автора зовут Матвей Никельшпарг, живет он в городе Саратове, ему 10 лет, но учится он в 5 классе МАОУ «Гимназия №3», так как его взяли сразу во второй. Жуками Матвей заинтересовался в 7 лет. Собрал за лето коллекцию, отдал на определение саратовскому энтомологу И.А. Забалуеву. Оказалось, что он нашел тогда несколько новых для Саратовской области видов. Это Матвея так удивило и обрадовало, что увлечение постепенно переросло в работу. Теперь, где бы он не находился, у него при себе всегда баночка, эксгаустер и фотоаппарат. Свои находки и опыты Матвей описывает и посылает для публикации на сайт «Жуки (Coleoptera) и колеоптерологи» ЗИН РАН.