Zarodek danio pręgowanego oglądany jako całość, złożony z ponad 26 000 szczegółowych obrazów. Zdjęcie za pośrednictwem Journal of Cell Biology
Kiedy Google Earth pojawił się po raz pierwszy w 2005 roku, wielu z nas miało podobne doświadczenia. Patrząc szeroko oczami na ekran naszego komputera, powiększyliśmy obraz Ziemi w kosmosie, aby zobaczyć Amerykę Północną, potem Stany Zjednoczone, następnie nasz kraj macierzysty, potem miasto, a następnie sąsiedztwo, w końcu zahipnotyzowany widokiem naszego własny dom lub budynek mieszkalny.
Kolejne powiększenia połączonego obrazu zarodka danio pręgowanego. Zdjęcie za pośrednictwem Journal of Cell Biology
Teraz zespół badawczy z Leiden University Medical Center w Holandii umożliwił takie same doświadczenia z kawałkiem tkanki biologicznej. Jak szczegółowo opisano w artykule opublikowanym wczoraj w czasopiśmie Journal of Cell Biology, naukowcy stworzyli nową technologię, którą nazywają „wirtualną nanoskopią”. Łącząc tysiące zdjęć z mikroskopu elektronowego, pozwalają widzom na zbliżenie z poziomu tkanki w dół, aby zobaczyć szczegółowo poszczególne komórki. Technologię można poznać na stronie internetowej czasopisma z obrazem zarodka danio pręgowanego wykorzystanym jako demonstracja.
Od lat pięćdziesiątych mikroskopy elektroniczne pozwoliły biologom zobaczyć struktury wewnątrz komórek z niezwykłymi szczegółami. Problem - szczególnie dla laików - polega na tym, że te obrazy są tak powiększone, że trudno dokładnie powiedzieć, na co patrzysz. Małe fragmenty komórki są uchwycone na każdym zdjęciu, ale oglądane osobno, trudno je sobie wyobrazić w kategoriach całej komórki, nie mówiąc już o kawałku tkanki lub całego organizmu.
Ponadto sam proces badawczy cierpi z powodu ograniczeń tego podejścia. Mikroskopowcy zazwyczaj skanują próbkę, aby uzyskać przegląd w niższej rozdzielczości, a następnie powiększają obraz, aby uzyskać szczegółowe obrazy tylko w obszarach, które wydają się interesujące. Naukowcy zauważają, że cofanie się później w celu wykonania zbliżeń innych obszarów może być często trudne, jeśli nie niemożliwe, ponieważ niektóre rodzaje zachowanych okazów mogą z czasem ulec zniszczeniu.
W odpowiedzi zespół badawczy opracował nowy sposób łączenia tysięcy różnych obrazów mikroskopu elektronowego w celu stworzenia spójnej i interaktywnej całości. W ramach tego procesu w jednym początkowym etapie gromadzone są tysiące nieznacznie nakładających się obrazów. Następnie zautomatyzowany program wirtualnie łączy je ze sobą, wykorzystując metadane dotyczące orientacji poszczególnych obrazów i algorytm, który porównuje podobne funkcje w każdym z nich, aby dokładnie określić, gdzie powinny zostać umieszczone.
Pokazany zarodek danio pręgowanego składa się z ponad 26 000 pojedynczych zdjęć. Ogromny plik waży w sumie 281 gigapikseli, z 16 milionami pikseli na cal. Cały zarodek ma 1, 5 mm długości i możesz przejść od pomniejszonego obrazu całości do szczegółowego widoku struktur, takich jak jądro, w określonej komórce.
Nowa technologia będzie służyć nie tylko rozrywce internetowej dla naukowców. Naukowcy twierdzą, że ich nowa metoda może pomóc innym naukowcom w dokonywaniu odkryć, ponieważ będą oni w stanie lepiej powiązać struktury z funkcjami w różnych skalach. Jako dowód posłużyli się techniką do analizy zarodka danio pręgowanego, tkanki ludzkiej skóry, zarodka myszy i komórek nerki myszy.
