"Pancerz na naukowca" "Rozwijanie technik histologicznych preparacji struktur anatomicznych owadów" BARTOSZ BARAN, JACEK FRANCIKOWSKI, MICHAŁ KRZYŻOWSKI Uniwersytet Śląski w Katowicach, Wydział Biologii i Ochrony Środowiska, Katedra Fizjologii Zwierząt i Ekotoksykologii; ul. Bankowa 9, 40-007 Katowice e-mail: bartosz.m.baran@gmail.com, jacekfrancikowski@wp.pl, michal.krzyzowski@o2.plm, Manica rubida 1, epifluorescencja Manica rubida 2, epifluorescencja Manica rubida 3, epifluorescencja Acheta domesticus, epifluorescencja

Opis popularnonaukowy projektu

Ludzkość od wieków poszukuje perfekcyjnej odzieży do zadań specjalnych. Takiej, w której nie będzie za zimno ani za gorąco. Lekkiej, a zarazem wytrzymałej na trudy długiego marszu albo ciężkiej pracy. Miękkiej i elastycznej a przy tym sprężystej, kuloodpornej a umożliwiającej swobodę ruchów, korygującej sylwetkę, chroniącej przed bakteriami, nie przepuszczającej trucizn, słowem: inteligentnej. Wymyślono wiele rozwiązań od kombinezony ochronne po stroje sportowe, jednak wydaje się, że to wciąż dopiero początek. Tymczasem w przyrodzie doskonałe rozwiązania istnieją już od milionów lat w postaci chitynowych pancerzyków chroniących ciało niezliczonych stawonogów. Sztywny oskórek sprawdza się w przypadku przygniecenia czy upadku z wysokości. Zapobiega wyschnięciu, wtargnięciu patogenów a także niektórych związków chemicznych. Jest miejscem przyczepu mięśni a zarazem nie ogranicza nadzwyczajnej ruchliwości tych stworzeń: w miejscach, gdzie ciało się wygina jest elastyczny, w pozostałych - sztywny i wytrzymały. W miejscu, gdzie chroni oczy - przezroczysty. Idealne spotkanie potrzeb i rozwiązań. Ma tylko jedną wadę: ogranicza wzrost osobnika. Ale i na to jest sposób: linienie. Pod starym pancerzem tworzy się nowy, z początku elastyczny, szybko zyskujący ostateczne właściwości.
Kutykula stawonogów z wielu powodów zaprząta uwagę badaczy. Jest dla nich wyzwaniem nie tylko jako materiał, którego właściwości warto by było odtworzyć w syntetycznie tworzonych inteligentnych tkaninach lecz także jako struktura, która skutecznie utrudnia badanie narządów wewnętrznych owada. Przygotowanie preparatów mikroskopowych jest niemal niewykonalne, gdyż kutykula uniemożliwia wniknięcie płynów utrwalających tkanki w głąb ciała. Próby rozpuszczenia, ścienienia, lub perforacji kutykuli grożą rozpuszczeniem lub uszkodzeniem delikatnych narządów wewnętrznych. Kutykula tymczasem także na stoliku preparacyjnym entomologa spełnia swoje odwieczne ewolucyjne zadanie. Zanim więc naukowcy zapełnią podręczniki nowoczesnymi ilustracjami struktur anatomicznych i opisami ich działania, muszą poświęcić wiele czasu i energii na mozolne próby dostrzeżenia ich i udokumentowania. Wygląda na to, że stawonogi, chroniąc się przed patogenami, zgnieceniem lub wyschnięciem, uodporniły się także na nadmierną dociekliwość naukowców.

Streszczenie naukowe

Zdolność do wizualizacji złożonych struktur w materiale biologicznym jest jednym z podstawo-wych narzędzi stosowanych w biologii. Jest to pole ciągłego rozwoju i innowacji. Nowoczesne techniki obrazowania umożliwiają głębszy i bardziej precyzyjny wgląd w wewnętrzną organiza-cję próbek, jednakże w niektórych przypadkach wymagają specjalnej procedury przygotowania preparatu. Ciała owadów są szczególnym wyzwaniem dla standardowych metod histologicz-nych jako, że są wyposażone w wysoce zesklerotyzowany zewnętrzny szkielet. Kutykula jest wysoce nieprzepuszczalną dla wody, twardą i u wielu gatunków - silnie wybarwioną barierą broniącą wewnętrznych struktur owadów przed technikami obrazowania wykorzystujących światło. Naszym głównym celem jest opracowanie podejścia preparacyjnego umożliwiającego wizualizacje tkanek wewnętrznych nienaruszonych owadów lub części ich ciał w mikroskopie świetlnym. Koncentrujemy nasze wysiłki na zmianach właściwości kutykul i aby uczynić ją bar-dziej przepuszczalną dla barwników histologicznych oraz światła. Jednakże, proces musi sta-rannie wyważyć korozyjne dla kutykuli działanie wykorzystywanych środków z jednoczesnym zachowaniem miękkich struktur wewnętrznych owada w stanie tak nienaruszonym, jak to tylko możliwe. Testujemy nasze podejście na różnych gatunkach owadów, w tym: mrówkach, świerszczach, mszycach i karaczanach.

Komitet Organizacyjny

Współpraca

Sponsorzy

Patronat medialny