Гибридная визуализация показывает микробы в 3D

Исследователи из Caltech разработали новый метод для создания трёхмерных изображений сложных сообществ бактерий и корней растений. Технология синтезирует два традиционных метода визуализации: наблюдение микробов с помощью флуоресценции и неинвазивную технику количественной фазовой визуализации.

Этот метод — шаг к пониманию сложной среды ризосферы, области почвы, где корни растений взаимодействуют с микроорганизмами. Бактерии в ризосфере помогают растениям получать важные питательные вещества, например, фосфор, но эту среду трудно изучать и визуализировать, так как она находится под землёй.

Исследование — результат сотрудничества лаборатории специалиста по визуализации Чанхуэя Яна и лаборатории биолога Дианн Ньюман. Их статья опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Традиционно для изучения бактерий их генетически модифицируют для свечения (флуоресценции) в лабораторных условиях. Однако не все виды микробов можно модифицировать таким образом. Другой метод, количественная фазовая визуализация, позволяет обнаруживать мельчайшие различия в прозрачности без использования флуоресценции.

Новая технология объединяет эти два подхода в единую оптическую установку. Метод называется CFAST (Complex-field and Fluorescence microscopy using the Aperture Scanning Technique). Он позволяет создавать трёхмерные изображения микробных сообществ значительно быстрее и с меньшим повреждением образцов, чем коммерческие микроскопы.

На данном этапе работа является доказательством концепции: бактериальные сообщества визуализировали вне почвы в упрощённых условиях. Цель команды — продолжить развитие технологии, чтобы точно визуализировать корни и бактерии вместе.