Численная идентификация пыльцевых зёрен превосходит традиционный описательный метод

Исследователи разработали новый количественный, а не качественный, метод идентификации пыльцевых зёрен. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.

С момента изобретения первых световых микроскопов классификация и идентификация пыльцы и спор в палинологии была субъективным процессом. По словам ведущего автора исследования Люка Мандера, описательные, а не численные методы не позволяли классифицировать пыльцу и споры на более детальном уровне.

"Классификация пыльцы злаков — давняя проблема в палинологии. Различия между видами очень тонкие", — отметил Мандер.

Целью исследователей стал поиск менее субъективного, основанного на числах метода классификации пыльцы злаков. "Мы решили использовать количественный анализ, чтобы выйти за рамки описания морфологии на естественном языке и получить возможность присваивать числовые значения для создания надёжной и воспроизводимой классификации", — пояснил Мандер.

Методология исследования

• Использование сканирующих электронных микроскопов для получения детальных изображений 12 видов пыльцы злаков.
• Измерение размера и количества морфологических особенностей (например, "маленьких шипиков").
• Разработка нового метода количественной оценки сложности структуры этих шипиков, рассматривая пиксели изображения как узлы в сети и анализируя сложность этой сети.

Результаты

• Точность нового численного метода составила 77,5% (правильно классифицировано 186 из 240 образцов).
• Точность классификации семью людьми-испытуемыми по тем же изображениям варьировалась от 68,3% до 81,7%.
• Однако согласованность между испытуемыми была низкой: только 28,3% образцов были правильно классифицированы всеми участниками.
• "Количественный анализ даёт гораздо лучшую воспроизводимость и согласованность", — подчеркнул Мандер.

Перспективы применения

Руководитель лаборатории Суранги Пуньясена заявила, что её группа продолжит использовать количественные методы для изучения ископаемой пыльцы. Уже ведётся работа по идентификации четырёх видов ископаемых елей, включая один вымерший вид, что поможет реконструировать популяционную динамику в конце последнего ледникового периода на юго-востоке США.

Пуньясена также считает, что новый подход может быть применён в других областях, выходящих за рамки палинологии, — от описания ископаемых видов до распознавания мутантных фенотипов в генетических исследованиях. "Разработка лучших количественных способов описания биологической формы и текстуры позволит многим областям установить более строгие и последовательные критерии для работы с морфологией", — заключила она.