Журнал Здоровье №10 (94) 1962

Кандидат медицинских наук С.Б. Стефанов

Глаза доставляют человеку важнейшую информацию об окружающем мире. Не только в повседневной жизни, но и в научных исследованиях зрительные впечатления играют огромную роль. Вот почему микроскоп нашел такое широкое применение почти во всех отраслях естествознания и промышленности.

Лучшие современные световые микроскопы дают увеличение в 3–4 тысячи раз; к сожалению, это предел, который они не смогут преодолеть. Между тем необходимы увеличения в сотни тысяч, миллионы раз, чтобы ученые могли объективно и точно исследовать тончайшие структуры живого организма, увидеть тысячи мельчайших деталей там, где световой микроскоп мог показать только одну. Ученые остро почувствовали эту потребность еще в конце прошлого века. Но только в тридцатых годах нашего столетия был создан, в отличие от светового, принципиально новый, электронный микроскоп, в котором магнитное поле заменило стеклянные линзы, а изображение создается с помощью потока электронов.

Электронный микроскоп представляет собой сложную машину весом от 1,5 до 3 тонн. В ней использованы новейшие достижения радиоэлектроники, вакуумной техники, точной механики и ряда специальных отраслей физики и техники.

Известно, что пучок электронов, движущихся в безвоздушном пространстве, под влиянием магнитного поля изменяет направление своего движения. Воспользовавшись этим, ученые создали магнитную линзу, которая фокусирует электронный поток точно так же, как стеклянная линза фокусирует поток света. Система магнитных линз и составляет колонну микроскопа, в которой изображение объекта создается электронами подобно тому, как свет строит изображение в тубусе светового микроскопа.

Однако есть и существенные отличия. Электроны очень легко рассеиваются атомами любого вещества. Их движению мешают даже остатки газа. Поэтому в колонне электронного микроскопа мощные насосы непрерывно поддерживают глубокий вакуум — безвоздушное пространство. Наконец, электроны изменяют строение и химический состав объекта гораздо сильнее, чем свет.

Построенное электронами изображение видно на светящемся экране и легко переносится на фотопластинку. Изменяя силу тока в магнитных линзах колонны, можно изменять увеличение изображения от нескольких сотен раз до десятков и сотен тысяч раз.

Даже краткое описание показывает, что для работы с этой сложной аппаратурой требуются разносторонние знания.

Электронная микроскопия применяется в биологии и медицине шире, чем во всех остальных областях науки и практики.

На первый взгляд может показаться, что именно в биологии электронный микроскоп неприемлем. Ведь исследуемый объект помещается в безвоздушное пространство, из него практически удаляется вся вода. Поток электронов, проходя через объект, нагревает его иногда до 300–400 градусов и вызывает необратимые изменения. Все это быстро убивает живые организмы, введенные для исследования в электронный микроскоп.

Более ста лет назад создатели клеточной теории провозгласили, что все живое состоит из клеток. Клетка была признана простейшей единицей живого тела. Основную массу клетки называли протоплазмой (от греческих слов «протос» — первичный и «плазма» — материя, масса). В протоплазме плавало полужидкое ядро. С помощью светового микроскопа исследователи видели протоплазму прозрачной, иногда слегка пенистой массой, в которой перемещались мельчайшие зернышки, волоконца, сгущенные капельки различных веществ.

Кроме того, бактериальные клетки и частицы некоторых вирусов слишком «толсты», электроны не могут их «просвечивать». Чтобы судить о внутреннем строении мельчайших живых частиц, их приходится разрезать на несколько слоев. Но разрёзать на тонкие слои мягкое, влажное тело невозможно. Его нужно сначала высушить, пропитать затвердевающими составами и только после этого на специальных машинах — микротомах— резать на слои толщиной в десятитысячные доли миллиметра. Здесь уместно напомнить, что ультрамикротом также является одним из достижений современной науки и техники.

После подобных воздействий объекты исследования теряют свою первоначальную функцию и видоизменяют форму. На экране микроскопа мы видим лишь изображение того, во что превратилось живое тело в результате подобных, пока еще неизбежных изменений.