Elusorganismides on areng mitmete koordineeritud protsesside kombinatsioon, mis interakteeruvad ajas ja ruumis kasvu käigus. Üks vale noot õrnas sümfoonias võib kaasa tuua katastroofilised tagajärjed. Selle bioloogilise muusika täpne partituur on aga teadlastele sageli mõistatus. Üks lahendus on kasutada täiustatud mikroskoopiatehnikaid, et jälgida elundite kasvu reaalajas. Väljakutse seisneb selles, et sellised lähenemisviisid ei sobi pikaajaliseks jälgimiseks. Lisaks võivad nad koormata elundeid, häirides arengut.
Selle probleemi lahendamiseks töötasid INRAE teadlased välja ainulaadse meetodi, mida nad on taimede puhul rakendanud. Esiteks pildistavad teadlased arvukate üksikute taimede põhjal lehti, mis esindavad erinevaid arenguetappe. Rakendades sellele fotokataloogile sihitud algoritme, on võimalik igaühele määrata vanus leht ja rekonstrueerida areng aja jooksul. Nende abistamiseks kasutavad teadlased avatud lähtekoodiga tarkvaraprogrammi MorphoLeaf, mille nad töötasid välja 2016. aastal koostöös ENS de Lyoniga.
Järgmise sammuna kasutati meetodit lehtede arengu igakülgseks dokumenteerimiseks mudeltaime Arabidopsis thaliana. Mitme nädala jooksul kogusid teadlased lehti sadadelt metsikut tüüpi ja mutantsed tüved; viimastel olid geneetilised modifikatsioonid, mis mõjutasid lehe kuju. Selle meetodi suur eelis on selle rakendamise lihtsus: see ei nõua keerukaid seadmeid. Tõepoolest, varasemate arenguetappide (lehe suurus < 0.1, 1 mm) pildistamiseks kasutati standardset mikroskoopi ja hilisemate arenguetappide jaoks (lehe suurus > XNUMX cm) kasutati lameskannerit.
https://www.youtube.com/embed/UU2YahNiTpI?color=whiteReconstructing the complete story of leaf development. Credit: INRAE – Jasmine Burguet
Pildid jutustasid täpse loo lehtede arengust, selgitades põhipunkte ruumis ja ajas, mis üldiselt arengule palju kaasa aitavad. Eelkõige näitas analüüs, et metsikut tüüpi ja mutantsetel taimedel võivad olla identsed varajase arengu trajektoorid, mis seejärel eristuvad konkreetsetes hilisemates etappides.
See üksikasjalik arusaam taimede arengust võib anda teavet tulevaste strateegiate kohta taimede kasvu optimeerimiseks. Teadlaste lähenemine on äärmiselt paindlik ja seda saab kohandada mis tahes elunditüübiga, sealhulgas loomade puhul. Seega võib see olla a väärtuslik tööriist uuringutes, mille eesmärk on elundite ja organismide müstifitseerimine areng.
Uuring avaldatakse ajakirjas Kvantitatiivne taimebioloogia.