Um pequeno mundo: usar o microscópio para juntar ciência, tecnologia e arte Teach article

Author(s): Julianna Patricia Varga
Translator(s): Alexandre Botas

Pequeno e grandioso: use este projeto de fotomicroscopia para explorar a forma como a estrutura se relaciona com a função e as ligações entre ciência e arte.

O desenvolvimento e as primeiras utilizações da microscopia têm centenas de anos.

A capacidade de ver coisas normalmente invisíveis a olho nu abriu as portas para inúmeras descobertas e novos campos científicos, como microbiologia, histologia e biologia celular. A microscopia é hoje uma ferramenta indispensável para as modernas ciências da vida, ao longo dos anos, ramificou-se em vários campos, incluindo ótica, eletrônica, microscopia de varrimento por sonda e microscopia de raios-X.

Apesar das belas imagens que podem ser obtidas com microscópios, as artes e as ciências são muitas vezes vistas como disciplinas totalmente independentes. No entanto, após uma análise mais detalhada, a influência de uma sobre a outra torna-se clara. Enquanto a criatividade está envolvida nas experiências científicas, a arte também é muitas vezes inspirada pela ciência. Ambas as atividades tentam descrever a vida e o mundo que nos rodeia. A conexão entre ciência e arte permite uma abordagem interdisciplinar para ensinar os alunos a mergulhar no pensamento criativo e inovador.

As atividades seguintes permitem que os alunos se familiarizem com o microscópio ótico, observem a relação entre a ciência e a arte através de uma abordagem visual, considerem as relações estrutura-função e reconheçam a ciência no seu quotidiano.

As atividades são ideais para grupos de dois a três alunos. A faixa etária sugerida é de 11 anos ou mais. Os alunos mais novos podem focar-se em obter as imagens e fazer comparações, e os alunos mais velhos podem fazer alguma pesquisa para aprender mais sobre a ciência associada a cada imagem obtida.

Atividade 1: Preparação de lâminas de microscópio

Nesta atividade, os alunos escolhem uma amostra que desejam observar no microscópio e, dependendo do tempo, podem preparar uma ou mais lâminas de microscópio. Com isso, os alunos aprendem as técnicas básicas de preparação de lâminas de microscópio. Esta atividade tem a duração de cerca de 1,5 h.

Seleção de amostras e configurações do microscópio

Diferentes tipos de microscópio e configurações precisam de ser utilizados, dependendo da amostra a observar. A microscopia ótica em modo de transmissão ilumina a amostra por baixo e em modo de reflexão ilumina por cima.

As lamelas de cogumelo são um exemplo de uma amostra espessa. A profundidade e o contraste da foto seriam perdidos se ela fosse cortada em fatias finas. Como esta amostra é bastante espessa, o modo de transmissão não é adequado para a observar uma vez que nenhuma luz iria atravessar a amostra e atingir a ocular. O modo de reflexão deve ser utilizado para iluminar a amostra por cima.

Geralmente, o modo de reflexão é uma boa escolha se estiver interessado em estudar a superfície de objetos. O modo de transmissão é particularmente adequado para amostras cortadas em fatias finas.

No material de apoio, pode encontrar uma lista de sugestões de amostras para experimentar usando diferentes configurações de microscópio.

Lamellae (2017)
*©Julianna Patricia Varga*

Notas de segurança

A atividade seguinte requer o uso de objetos pontiagudos (lâmina de barbear ou faca). Por favor, avise os alunos para serem cautelosos ao cortar e preparar a amostra. Em alternativa, o corte pode ser feito antecipadamente pelo professor.

Materiais (por grupos de alunos)

Amostras
2 lâminas de barbear ou 2 facas
2 pipetas (ou em alternativa: 2 conta-gotas)
Lâminas de microscópio
Lamelas de microscópio
2 pares de pinças

Procedimento

Recolha amostras. Podem ser, por exemplo, folhas de plantas ou pequenos insetos. Isso pode ser feito pelos próprios alunos antes da aula ou, em alternativa, podem ser fornecidos exemplares no dia da aula.
Opção: na aula anterior, pergunte aos alunos se há amostras que teriam particular interesse em ver ao microscópio. Para se inspirar, sinta-se à vontade para usar as sugestões de amostras no material adicional.

Para observar a superfície de um objeto, simplesmente corte-o para caber na lâmina, se necessário, coloque-o diretamente na lâmina do microscópio e continue com a etapa 6.
Para estudar diferentes tecidos ou células da amostra, precisa de prepara uma fatia da amostra usando uma lâmina de barbear ou faca. Corte a amostra o mais fino possível, garantindo que o que é visto ao microscópio são apenas algumas camadas de tecido ou células, facilitando a distinção das estruturas. Essa técnica evita que muitas camadas sejam vistas ao mesmo tempo, o que dificultaria a visualização das estruturas individuais ou até resultaria numa aparência escura, pois a luz não conseguiria passar pela amostra e atingir a ocular.
Dica: tente cortar em direções diferentes (a seção transversal/transversal ou b seção longitudinal) para ver se coisas diferentes são observadas no microscópio.

Observe que, com amostras tão finas, elas geralmente são translúcidas e não têm muita cor e contraste. Para visualizar melhor as estruturas, o uso de um corante pode ajudar.

Utilizando uma pinça, coloque a amostra na lâmina de microscópio.
Coloque uma gota de água na amostra usando uma pipeta ou conta-gotas. Isso evita que a amostra seque.
Cubra a amostra usando uma lamela de microscópio.
Dependendo da amostra, diferentes configurações de microscopia poderão ter de ser usados. Para observar a superfície da amostra, a amostra precisa ser iluminada por cima, para que a superfície seja visível através da ocular. Por outro lado, para estudar uma amostra fina e observar diferentes tecidos ou células, a amostra deve ser iluminada por baixo (também é possível iluminar a amostra por cima, mas isso geralmente torna os resultados muito brilhantes, por isso as imagens ficam saturadas de luz e sem contraste).
Para capturar uma imagem da amostra, segure a câmara do telefone perto de uma das oculares do microscópio. Isso pode levar várias tentativas e requer alguma prática. Aqui está um vídeo^[1] que mostra bem como isso é feito. Alternativamente, se o microscópio tiver uma câmara acoplada, ele pode ser conectado a um computador e a imagem pode ser capturada usando esta câmara.
Tire várias fotos (pelo menos uma por aluno). Idealmente, estes devem ser de diferentes cortes e/ou amostras.
Em grupos, deixe os alunos escolherem pelo menos uma foto cada amostra que seja mais atrativa.

Atividade 2: Fotomicroscopia – micro e macro arte

O objetivo desta atividade é criar uma comparação entre imagens micro e macro. Esta atividade pede aos alunos que pensem sobre suas imagens de microscópio e as comparem com o mundo macro. Os alunos, em grupos, podem ser solicitados a apresentar e explicar à turma as suas comparações.

Esta também é uma boa oportunidade para permitir que os alunos pensem sobre as relações estrutura-função e descubram a função da(s) estrutura(s) que observaram ao microscópio. Esta atividade tem a duração de cerca de 1h.

Notas de segurança (opcional)

Os professores podem querer restringir os mecanismos de pesquisa aos resultados apropriados para a faixa etária dos alunos.

Materiais

Ficha 1 e questões exemplo
Imagens da Atividade 1 ou imagens de microscopia encontradas online
Um computador (por aluno ou por grupo de 2–3 alunos se não houver mais disponíveis)

Procedimento

Opcional: como preparação, os alunos devem preencher a Ficha 1. Em alternativa (ou adicionalmente), veja as questões exemplo para ter noção das comparações que podem ser feitas.
Os alunos podem trabalhar individualmente ou em grupo. Assim que cada aluno/grupo tiver escolhido uma imagem de que goste, peça-lhes que pensem no seguinte: alguma das estruturas microscópicas que veem na imagem faz lembrar alguma coisa?
Eles devem encontrar uma imagem do objeto que se assemelha à estrutura e colocá-la ao lado da imagem do microscópio escolhida. As imagens podem ser impressas ou organizadas num slide para apresentação na tarefa seguinte.
Os alunos devem procurar a função da(s) estrutura(s) que observaram ao microscópio e depois pensar sobre as relações estrutura-função e considerar se a semelhança com a macroestrutura é coincidência corresponde a uma função semelhante.
Peça aos alunos (com o seu grupo) para apresentarem as comparações entre fotos para o restante da turma e explicarem como chegaram a essa comparação.

Discussão

Como exemplo dos tipos de comparações que podem ser feitas, ao visitar Brighton, no Reino Unido, visitei a torre British Airways i360. Isso fez-me lembrar uma imagem de microscopia que tirei, durante a licenciatura, de um tricoma de gerânio com ampliação de 100× usando microscopia em modo de transmissão.

Os tricomas são minúsculos pêlos encontrados em plantas, algas e líquenes e têm várias funções. O tricoma visto nesta imagem pertence a um gerânio e é chamado de tricoma glandular. Os óleos essenciais produzidos pela planta são armazenados na estrutura esférica da extremidade. Quando algo toca a planta, os tricomas são danificados e libertam os seus óleos essenciais.

Esquerda: tricoma *Geraniaceae* (2015). Direita: British Airways i360 em Brighton.
*Imagens: Tricoma:* ©*Julianna Patricia Varga. British Airways i360: Hassocks5489/Wikipedia*, *Domínio Público*

Ligação à função? Sim: em ambos os casos, a haste fina serve para elevar o globo no topo acima da superfície. No caso da torre de visualização i360, isso oferece aos visitantes uma boa visão. No caso dos tricomas, isso serve para garantir que o contato físico com a planta quebre a ponta e liberte o óleo essencial.

Esta imagem foi feita com técnicas de microscopia mais sofisticadas do que as disponíveis em sala de aula (utilização de corantes e microscopia de contraste de fase), mas o material de apoio fornece alguns exemplos de comparação que podem ser feitos pelos alunos, e outros exemplos podem ser encontrados no Instagram do projeto de fotomicroscopia it’s a small world.

Conclusão

Este projeto é uma oportunidade para os alunos serem criativos e se envolverem com o mundo ao seu redor. Esta é também uma boa oportunidade para permitir que os alunos pensem sobre as relações estrutura-função. No material de apoio, há uma atividade adicional sobre “Edição de imagem de microscopia para imitar arte”, que pode ser usada para permitir que os alunos aprendam mais sobre artistas e técnicas de foto-edição, ao mesmo tempo que usam os seus trabalhos como inspiração para criar comparações micro–macro. Este projeto pode ser executado em cooperação com professores de arte ou informática numa abordagem STEAM combinada e aberta.

References

[1] Um vídeo por John Hindmarsh sobre como usar o seu telemóvel para fotografar no microscópio: https://www.youtube.com/watch?v=ajXUzNeQcUc&t.

[2] Informação sobre o projeto ‘it’s a small world’: https://www.instagram.com/itsasmallworld.png/

Resources

Explore um conceito semelhante utilizando maquilhagem para comparar com imagens de microscópio.
Descubra o ‘Microscope in Action’, um kit educativo de microscopia que leva a microscopia de fluorescência às escolas e pode ser usado como um complemento ao ensino da microscopia ótica.
Envolva-se com o design biomimético para explorar a evolução: Toro S (2021) Biomimicry: linking form and function to evolutionary and ecological principles. Science in School 53.
Leia sobre como as células controlam a sua forma: Chungh P (2019) Cells: why shape matters Science in School 49: 8–13.

Descubra como o que a microscopia de fluorescência nos pode ensinar sobre o nosso microbioma intestinal: Ponnudurai RP (2022) Shedding light on the gut microbiome. Science in School 60.
Construa um microscópio funcional utilizando materiais simples: Tsagliotis N (2012) Build your own microscope: following in Robert Hooke’s footsteps Science in School 60: 29–35.

Author(s)

Julianna nasceu nas Filipinas e mudou-se para a Alemanha para fazer a sua licenciatura em biologia e mestrado em biologia molecular. Atualmente trabalha na Organização Europeia de Biologia Molecular, Julianna é apaixonada pela comunicação científica e pelos vários meios de comunicação utilizados para isso.