Новый метод микроскопии позволяет детальнее изучать планктон
Учёные из EMBL разработали метод, который позволяет идентифицировать и исследовать виды планктона в полевых образцах с большей скоростью, точностью и разрешением, чем когда-либо прежде.
Планктон — в основном одноклеточные организмы, миллиарды которых дрейфуют в океанах. Фотосинтезирующий планктон производит значительную часть кислорода, фиксируя CO2 из атмосферы, и формирует основу океанической пищевой пирамиды.
Слишком малое количество планктона привело бы к коллапсу жизни, а его чрезмерное размножение в виде токсичных "цветений" также может нанести вред экосистемам. Несмотря на их ключевую роль, мы знаем о них удивительно мало.
Исследовательская группа под руководством Паоло Ронки и Янника Шваба из EMBL в Гейдельберге разработала метод, позволяющий точно идентифицировать и изучать эти организмы в естественной среде. Метод включает заморозку образцов под высоким давлением непосредственно вблизи океана с последующим комбинированием световой и электронной микроскопии для исследования планктона в его естественном состоянии.
Исследование опубликовано в Journal of Cell Science.
Океанические образцы обычно содержат сотни видов, лишь немногие из которых выживают в лаборатории. Новый метод предполагает подготовку полевых образцов, оптимизированную как для световой, так и для электронной микроскопии. Сначала с помощью конфокальной микроскопии и света разных длин волн выявляют флуоресцирующие клетки, что даёт общий обзор разнообразия в образце.
Затем, обнаружив интересующую клетку, исследователи применяют более мощные, но трудоёмкие методы, такие как объёмная электронная микроскопия. Это раскрывает 3D-структуру организма, позволяя точно идентифицировать образец и делать новые биологические наблюдения. Этот метод, называемый таргетированной объёмной корреляционной световой и электронной микроскопией (targeted volume correlative light and electron microscopy, vCLEM), представляет собой значительный шаг вперёд в изучении ультраструктуры планктона.
Метод позволил выявить тонкие детали фитопланктона Ensiculifera tyrrhenica: защитный покров (тека, металлический пурпурный), энергопроизводящие митохондрии (зелёные), фотосинтезирующие хлоропласты (красные), ядро (синее), комплекс Гольджи (жёлтый), секреторные органеллы мукоцисты (оранжевые) и защитные органеллы трихоцисты (розовые и пурпурные).
Исследователи планируют применить эту технику к образцам экспедиции TREC, целью которой является документирование биоразнообразия вдоль европейского побережья и его взаимодействия с окружающей средой.
"Это многообещающий метод для анализа неоднородных смесей, собранных в дикой природе", — сказал Паоло Ронки, учёный из Центра электронной микроскопии (EMCF) EMBL.
Передвижная лаборатория (AML), поддерживающая экспедицию, оснащена криофиксатором высокого давления и другими передовыми технологиями.
"Для сохранения полевых образцов в свежем состоянии необходима близость оборудования к месту отбора. AML обеспечивает это", — отметил Янник Шваб, руководитель группы и глава EMCF.