新技術(shù)深入描繪了生物對氣候變化的反應(yīng)
普利茅斯大學(xué)創(chuàng)造的革命性新技術(shù)可以填補我們對生物體早期發(fā)展將如何受到氣候變化影響的理解上的巨大空白。EmbryoPhenomics結(jié)合了獨特的硬件和軟件,可以自動測量生物體的大小,形狀,運動和心率,捕捉其早期發(fā)育的最細微的細節(jié)。
它包括OpenVIM,一種用于長時間記錄數(shù)百個水生胚胎的全自動機器人視頻顯微鏡,以及EmbryoCV,這是一種先進的分析軟件,可以自動測量每個胚胎的動態(tài)發(fā)育過程。研究人員稱,該技術(shù)在PLoS Biology中的應(yīng)用提供了有效可視化和測量對不同環(huán)境的整體生物反應(yīng)的機會,并可能成為生物學(xué)的游戲規(guī)則改變者。
他們還說,雖然捕捉微小早期生命階段的動態(tài)反應(yīng)本身就具有挑戰(zhàn)性,但這些階段至關(guān)重要,實際上對環(huán)境壓力因素的敏感度要高于后期生活。該研究的主要作者,奧利弗·蒂爾斯博士,大約九年前在他的海洋生物學(xué)和海岸生態(tài)學(xué)學(xué)士學(xué)位期間開始開發(fā)EmbryoPhenomics。
他現(xiàn)在是大學(xué)海洋生物學(xué)和生態(tài)學(xué)研究中心的一部分,他說:“達到這一點一直是一個巨大的挑戰(zhàn),但在建立這項技術(shù)的每個階段,我們都觀察到了新的現(xiàn)象,這真的令人興奮。我們現(xiàn)在擁有的技術(shù)讓我們深入了解以前不可能實現(xiàn)的胚胎發(fā)育。我們產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量巨大,這使我們能夠以前所未有的方式評估升高的溫度,鹽度等的影響。在評估當(dāng)前和未來氣候變化的生物影響方面,技術(shù)有可能成為真正的改變游戲規(guī)則的人。“
對于PLoS生物學(xué)論文,來自普利茅斯和意大利國家研究委員會海洋科學(xué)研究所的研究人員報告了四個實驗,其中他們生成了超過3000萬個600多個正在發(fā)育的胚胎的圖像。實驗集中在兩種常見的和生態(tài)上重要的無脊椎動物物種 - 池塘蝸牛(Radix balthica)和海洋蝦(Orchestia gammarellus)。
在一項實驗中,他們發(fā)現(xiàn),與20°C相比,25°C生長的胚胎的運動,生長速度和心率都有可預(yù)測的增加。但胚胎生長在30°C - 他們現(xiàn)在經(jīng)常在其環(huán)境中經(jīng)歷的溫度 - 與低溫下的胚胎具有不同的發(fā)育動力。該團隊現(xiàn)在正在使用EmbryoPhenomics來研究支持此響應(yīng)的機制。
實驗還確定了胚胎將經(jīng)歷極端或致命的生物反應(yīng)的點,EmbryoPhenomics技術(shù)提供了一種強大而有力的手段來評估短期環(huán)境變化(如天氣相關(guān)事件或污染)的影響。
研究人員表示,雖然這些實驗集中在兩個物種上,但該技術(shù)的范圍廣泛,用途廣泛,適用于其他物種和研究領(lǐng)域。
Simon Rundle教授說:“這不僅僅是快速拍攝快照,而是詳細了解生物體如何將自己組合在一起。胚胎發(fā)育的早期階段是最敏感的,有許多因素可能導(dǎo)致生物體無法從中發(fā)展。成為成年人。通過更詳細地了解這些,我們可以開始描繪我們可以做些什么來確保生物多樣性不會隨著氣候變化而喪失。“
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