Чему не учат в школе: занимательная биология в гифках

1. Экстракорпоральное оплодотворение

Когда сперматозоиды по каким-то причинам не могут самостоятельно проникнуть в яйцеклетку, им приходится помогать. В случае человека необходимо извлечь из тела половые клетки обоих полов и произвести оплодотворение в пробирке (отсюда слово "экстракорпоральное"). Большая стеклянная пипетка (слева) удерживает яйцеклетку на месте за счёт того, что немного всасывает в себя её содержимое. Через тонкую иглу (справа) в яйцеклетку вводят сперматозоиды.

2. Эмбриональное развитие человека

Спираль изображает внутриутробное развитие, то есть превращение оплодотворённой яйцеклетки в новорождённого человека. Разными цветами показано, какие слои клеток имеет эмбрион на каждом этапе развития. Сначала появляется эктодерма (она будет наружным слоем, изображена синим), затем эндодерма (внутренний слой, оранжевый). После между ними возникает мезодерма (средний слой, розовый). Наконец, снаружи от эмбриона появляется эпибласт (жёлтый) — зародышевые оболочки, которыми он прикрепляется к стенкам матки. Числа снаружи от спирали обозначают недели развития с момента зачатия. Кроме того, под спиралью есть список основных событий, происходящих с будущим человеком до рождения.

3. Путешествие эритроцита по организму

Эритроциты (красные кровяные тельца) — клетки, главная цель которых — доставлять кислород к другим клеткам тела. Они настолько заточены под эту задачу, что в зрелом состоянии лишены ядра, чтобы освободить больше места для молекул гемоглобина. Гемоглобин — белок, который переносит кислород и придаёт крови красный цвет. Также он может соединяться с молекулами углекислого и угарного газа. Кстати, соединение гемоглобина с последним очень прочное, прочнее, чем с кислородом. Это главная причина отравления угарным газом: он занимает место кислорода в молекуле гемоглобина и долго "не хочет" уходить из него. Светящаяся точка на силуэте человека показывает местонахождение эритроцита в данный момент. Кроме того, на врезке можно увидеть показания электрокаридограммы — сокращение и расслабление предсердий и желудочков. Слева указано, как меняется содержание кислорода и углекислого газа в эритроците по мере его прохождения через разные органы. Один круг путешествия эритроцита по телу длится около 20 секунд.

4. Глотание жидкости

Так выглядит процесс глотания, если смотреть на него с помощью рентгеновского излучения. Чем плотнее объект, тем меньше лучей через него проходит и тем более тёмным он кажется наблюдателю. Видно, как спереди в горле во время глотка поднимается гортань, чтобы защитить бронхи и лёгкие от попадания туда жидкости.

5. Исправление прикуса

Неприятные во время ношения, но полезные приспособления брекеты (ортодонтические скобы) выстраивают зубы в ровную линию, какой она и должна быть. Прикус (расположение зубов на челюсти и друг относительно друга) нужно исправлять, чтобы избежать кариеса, головных болей и расстройств пищеварения, вызванных некачественным пережёвыванием пищи. Анимация показывает, как брекеты изменили прикус человека всего за полтора года.

6. Движение моторного белка по микротрубочке 

Вопреки странной байке, которая в последнее время расползлась по Рунету, на этой анимированной картинке нет никакой "молекулы счастья". Шагающий белок — это кинезин, один из так называемых моторных белков. Он перемещается по прямым нитям микротрубочки — органоида, который обеспечивает форму клетки и отвечает за её изменение. Моторный белок тащит на себе везикулу — пузырёк, окружённый мембраной и содержащий в себе раствор нужных клетке веществ. Подобные процессы постоянно происходят во многих живых клетках, но конкретно эта анимация посвящена лейкоциту — клетке иммунной системы, играющей центральную роль в реакциях воспаления.

7. Работа мозга рыбы 

Здесь можно увидеть, как распространяются нервные импульсы в головном мозге малька аквариумной рыбки Danio rerio. Малёк такой рыбы почти прозрачный, поэтому за работой его внутренних органов сравнительно легко наблюдать. Импульсы (оранжевые, жёлтые и белые вспышки — в зависимости от интенсивности) проходят по спинному мозгу (справа) рыбы, а затем распространяются по головному мозгу. По правде говоря, наблюдатель видит не сами нервные импульсы, а изменение степени флуоресценции красителя, реагирующего на концентрацию ионов кальция в нейронах. Его концентрация, в свою очередь, отражает уровень активности нервных клеток.

8. Линька краба

Выглядит жутковато, но на самом деле это вполне обычный процесс. Японский краб-паук вырос из своего старого панциря и вылез из него. Теперь задача краба — максимально "раздуться" и пробыть в таком положении до тех пор, пока не затвердеет новый, более подходящий ему по размеру хитиновый покров.

9. Изменение цвета покровов кальмара под музыку

Головоногие моллюски известны тем, что умеют быстро менять цвет своих покровов в зависимости от объектов, которые их окружают. Это происходит за счёт сокращения и расширения клеток, содержащих пигменты различных цветов. Активностью таких клеток управляет нервная система. В 2012 году инженеры из команды Backyard Brains, известные своим устройством для управления тараканом, провели странный эксперимент. Они соединили проводки наушников, подключенных к IPod, с нервом кальмара. В результате электрические сигналы, которые плеер подавал на наушники, приходили на нерв кальмара Loligo и стимулировали пигментные клетки кожи животного. Из-за ограничений частоты сигналов, которые способны воспринять нейроны, пигментные клетки "колебались" только в ответ на басы — частоты 100 Герц и ниже. Судя по всему, наиболее зрелищное шоу давала стимуляция треком Cypress Hill — Insane in the Brain.

10. Свет для защиты

Подводные жители научились использовать люминесценцию не только для приманки добычи, но и для защиты. Эта глубоководная хищная рыбка выплёвывает свою добычу — рачка — после того, как он применяет способность светиться как последнее средство спасения. Конечно, люминесценция не ранит рыбу, но значительно повышает шансы, что в темноте её разглядят и съедят другие, более крупные хищники. Поэтому рыбка решает избавиться от рачка.