Ученые обстреляли лазерами бесценные образцы Чарльза Дарвина. Вот почему.
Ряды сохранившихся банок с образцами из знаменитого путешествия Чарльза Дарвина на Галапагосские острова вот уже 200 лет лежат неоткрытыми в архивах лондонского Музея естественной истории (NHM). Теперь лазеры позволили нам заглянуть внутрь себя беспрецедентно.
Сам Дарвин известен тем, что создал ныне широко принятую теорию естественного отбора и эволюции, частично основанную на его наблюдениях за дикой природой на Галапагосских островах, когда он находился на борту HMS Beagle.
Ученые многое узнали из его сохранившихся образцов – млекопитающих, рептилий, рыб и креветок, и это лишь некоторые из них – которые можно увидеть через стекло, которое захватывает. их.
Но до сих пор не было возможности узнать, в каких жидкостях плавают эти бесценные образцы, не взломав их.
«Анализ условий хранения драгоценных образцов и понимание жидкости, в которой они хранятся, может иметь огромное значение для того, как мы заботимся о коллекциях и сохраняем их для будущих исследований на долгие годы», — объясняет научный сотрудник НХМ. Рен Монтгомери.
«До сих пор понимание того, какая консервационная жидкость находится в каждой банке, означало ее открытие, что грозило испарением, загрязнением и подверганием образцов воздействию окружающей среды», — говорит физик Сара Моска из Центральной лазерной установки Совета по науке и технологиям Соединенного Королевства.
На протяжении всей истории для консервации образцов использовалось множество различных жидкостей. Обычно в дело идут спирты, такие как этанол и метанол, но в конце 19 века недавно открытый формальдегид стал популярным.
Голландский анатом Фредерик Рюйш погружал ароматические специи (гвоздику, перец и кардамон) в водную этанольную основу. Французский гистолог Поль Буэн предпочитал рецепт формальдегида, пикриновой кислоты и уксусной кислоты. А метод немецкого патологоанатома Карла Кайзерлинга предполагает последовательное погружение образцов в формальдегид, нитрат калия и глицерин.
«Со временем изменчивость рецептов… привела к значительной неоднородности коллекций: смеси этанола, метанола, глицерина и формальдегида обычно встречаются в неизвестных пропорциях, которые со временем изменяются в результате потенциального испарения и загрязнения», Монтгомери, Моска и их коллеги объясняют свои выводы в опубликованной статье.
Чтобы исследовать внутреннюю часть банок, не подвергая их опасности, Монтгомери, Моска и группа ученых обратились к портативной форме лазерной спектроскопии, называемой пространственно-смещенной рамановской спектроскопией или SORS.
Комбинационная спектроскопия измеряет уровень «возбуждения» молекулярной структуры материала после воздействия лазера. Свет, который переизлучается молекулами, возвращает спектральный отпечаток элементов внутри, раскрывая химический состав материала.
Но традиционная однолазерная рамановская спектроскопия не подойдет для таких банок. Свет лазера рассеивается в пределах первых нескольких сотен микрометров, что означает, что поверхность контейнера доминирует в сигнале.
SORS преодолевает эту проблему, проводя как минимум два рамановских измерения: одно в источнике, а другое — немного дальше и смещено. Вычитание этих двух показаний показывает химические признаки как поверхности, так и недр. А для еще более сложных материалов ученые будут снимать несколько показаний, используя несколько лазеров, смещенных в разной степени от основного источника.
Применение этого метода к банкам Дарвина позволило исследователям точно идентифицировать консервирующие жидкости почти в 80 процентах банок. Еще 15 процентов случаев были частично точными, и только три образца (6,5 процента) не удалось идентифицировать с уверенностью.
Исследование показало, что млекопитающих и рептилий чаще всего «фиксировали» формалином, а затем суспендировали в этаноле. Между тем, беспозвоночных (особенно медуз и креветок) хранили в формальдегиде или забуференном формальдегиде, иногда с добавлением небольшого количества глицерина или феноксетола для улучшения целостности тканей.
По теме: Головная боль Дарвина: часы эволюции могут идти с разной скоростью
Это важный вопрос для тех, кому поручено присматривать за добычей Дарвина, но это касается не только коллекции HMS Beagle: в музеях по всему миру хранится более 100 миллионов сохранившихся в жидкости образцов, многие из которых слишком рискованно открывать.
«Этот метод позволяет нам контролировать и заботиться о этих бесценных образцах, не ставя под угрозу их целостность», — говорит Моска.
Исследование было опубликовано в ACS Omega.
‘>
