Новый метод сканирования позволяет беспрецедентно заглянуть внутрь живых насекомых
До сих пор насекомые были слишком подвижными, чтобы быть хорошими объектами для учёных, изучающих их внутреннее строение.
Междисциплинарная команда биологов и специалистов по визуализации из Университета Западного Онтарио разработала новое микроскопическое решение, которое открывает беспрецедентные возможности для наблюдения за развитием насекомых.
Команде удалось создать невероятно детальные трёхмерные изображения внутренностей насекомых — без какого-либо вреда для них — используя углекислый газ для введения насекомых во временное состояние анабиоза.
Методология и результаты начинают привлекать внимание за пределами журнала BioMed Central, где недавно была опубликована их статья.
Аспирантка-энтомолог Джоанна Конопка хотела найти неинвазивный способ детальнее изучить жизненный цикл живых насекомых, включая колорадского жука и совку-ипсилон — сельскохозяйственных вредителей, наносящих ущерб посевам в Северной Америке.
Но стандартные методы — использование мёртвых насекомых или их умерщвление в процессе сканирования — оставляют серьёзные пробелы в понимании учёных. «У нас были, по сути, лишь снимки, моменты времени, тогда как нам нужны были динамические изображения внутреннего развития насекомых», — сказала Конопка.
Она объединилась с коллегой Дэнни Пойнапеном, биофизиком из лаборатории микро-КТ в Институте Робартса, и вместе они разработали технику, основанную на уникальной способности насекомых выдерживать среды с низким содержанием кислорода и высокие дозы ионизирующего излучения.
Они временно иммобилизовали насекомых постоянным потоком углекислого газа на срок до семи часов за раз, повторяя процедуру через несколько дней. Они обнаружили, что можно сканировать и изучать крошечные изменения в организмах с течением времени — без влияния на продолжительность жизни, поведение или репродуктивные способности насекомых.
«Я была абсолютно поражена», — сказала Конопка. «Я знакома с картинками и рисунками в книгах, но это даёт нам совершенно новую перспективу того, что они из себя представляют».
Пойнапен добавил: «Я физик по образованию и не ожидал, что испытаю этот "вау"-эффект, когда впервые увидел эти изображения».
Разрешение показывает детали до 20 микрон (примерно в пять раз меньше ширины человеческого волоса) и чётко отображает органы, репродуктивную систему и другую внутреннюю морфологию.
«Это отличный пример того, как междисциплинарная среда может принести пользу исследованиям каждого», — сказал Пойнапен.
В команду вошли Конопка, Пойнапен, специалист по визуализации из Института Робартса Дэвид Холдсуорт и профессор биологии Джеремайя Макнил.
Более широкая картина, по словам Холдсуорта и Макнила, заключается в ценности совместного процесса и междисциплинарных исследований.
«Это отличный пример того, что было бы невозможно в типичной биологической лаборатории или в типичной медицинской исследовательской лаборатории. Мы смогли объединить силу нашего разнообразного опыта и ресурсов», — сказал Холдсуорт.