Вчені виявили доісторичного лосося з зубами, схожими на бивні

Палеонтологи припускають, що зуби могли служити для захисту, змагальних боїв або як знаряддя для копання. Згідно з дослідженням, нещодавно опублікованим в Open- доступ до журналу PLOS ONE Керін Клейсон з Філадельфійського коледжу остеопатичної медицини, США, та його колеги.

O. rastrosus, вперше описаний у 1970-х роках, за оцінками, досягає 2,7 метра (8,9 фута) у довжину, що робить його найбільшим представником сімейства лососевих, коли-небудь виявленим. Спочатку дослідники вважали, що його великі передні зуби спрямовані назад у рот, як ікла, значною мірою через те, що скам’янілості зубів були знайдені окремо від решти черепа.

Це призвело до загальної назви «шаблезубий лосось». Але завдяки новій комп’ютерній томографії та аналізу різноманітних скам’янілостей Oncorhynchus rastrosus, зібраних протягом багатьох років, дослідники тепер змогли підтвердити, що зуби насправді спрямовані вбік із рота риби, подібно до бородавочника. У результаті, кажуть автори, вид слід перейменувати в «лосось із зубцями».

Порівняльний розмір шипозубого лосося з найбільшим живим лососем і 6 футів. рибалка. Авторство: Ray Troll, CC-BY 4.0

Потенційне використання відмінних зубів

Хоча незрозуміло, для чого саме могли використовуватися ці зуби, дослідники вважають, що вони, ймовірно, використовувалися для боротьби — або проти інших шипозубих лососів, або як захист від хижаків — або як інструмент для розкопування гнізд. Також можливо, що зуби використовувалися для багатьох цілей, відзначають автори. Але зуби, ймовірно, не використовувалися для лову здобичі, оскільки вважається, що Oncorhynchus rastrosus був фільтратором, який харчувався планктоном.

Керін Клейсон, провідний автор і професор анатомії Філадельфійського коледжу остеопатичної медицини, додає: «Ми десятиліттями знали, що цей вимерлий лосось із Центрального Орегону був найбільшим з тих, хто коли-небудь жив. Такі відкриття, як наше, показують, що вони, ймовірно, не були ніжними гігантами. Ці масивні шипи на кінчику їхніх морд були б корисними для захисту від хижаків, конкуренції з іншими лососями та, зрештою, будівництва гнізд, де вони б висиджували свої яйця».

Едвард Девіс, ад’юнкт-професор наук про Землю в Університеті Орегону та директор колекції Condon в Музеї природної та культурної історії UO, додає: «Я радий, що ми змогли змінити обличчя гігантського шипа… зубного лосося, приносячи знання світу в штаті Орегон».

Браян Сідлаускас, професор і куратор риб в Університеті штату Орегон, додає: «Ми також підкреслюємо, що самці і самці мали величезні, схожі на бивні зуби. Тому статі були однаково страшними».

Потепління Арктики зменшує рівень пилу в деяких частинах планети

Зміна клімату є глобальним явищем, але його вплив відчувається на дуже локальному рівні. Взяти, наприклад, пил. Пил може мати величезний вплив на місцеву якість повітря, продовольчу безпеку, енергопостачання та здоров’я населення. Проте мало відомо про те, як глобальна зміна клімату впливає на рівень пилу.

Попередні дослідження показали, що рівень пилу фактично зменшується по всій Індії, особливо на півночі Індії, узбережжі Перської затоки та більшій частині Близького Сходу, але причина залишається неясною. Дослідники Гарвардської школи інженерії та прикладних наук імені Джона А. Полсона (SEAS) працюють над тим, щоб зрозуміти, як глобальна зміна клімату впливає на рівень пилу в регіоні.

У статті, опублікованій у Proceedings of the National Academy of Sciences, група дослідників на чолі з Майклом Б. МакЕлроєм, професором дослідження навколишнього середовища Гілберта Батлера в SEAS, виявила, що зменшення пилу можна пояснити набагато швидшим потеплінням Арктики. ніж решта планети, явище, відоме як арктичне посилення.

Цей процес дестабілізує реактивний потік і змінює траєкторію штормів і вітру над основними джерелами пилу в Західній і Південній Азії, а саме на Аравійському півострові та в пустелі Тар між Індією та Пакистаном.

«Місцеве управління землею, швидка урбанізація та індустріалізація, безумовно, сприяють підвищенню рівня пилу в Західній і Південній Азії, але новим висновком нашого дослідження є все більш домінуючий вплив зміни циркуляції на ширший глобальний кліматичний контекст», — сказав МакЕлрой.

«Зміни в моделях атмосферної циркуляції, спричинені змінами глобальної динаміки клімату, виявилися основним чинником спостережуваного нещодавнього зменшення пилу в Західній і Південній Азії».

Що це означає для майбутнього пилу в регіоні? Усе залежить від того, як ми стримаємо викиди. За іронією долі, найкращий сценарій викидів — вуглецевий нейтралітет — може мати найгірший вплив на пил. Якщо люди зможуть зменшити викиди настільки, щоб уповільнити або зупинити посилення в Арктиці, то реактивний потік і моделі вітру, швидше за все, повернуться до стану, що передував потеплінню, що призведе до збільшення пилу.

Звичайно, це не означає, що ми не повинні прагнути до вуглецевої нейтральності, сказав МакЕлрой. Але оскільки світова спільнота працює над зменшенням викидів парникових газів, місцеві органи влади повинні одночасно працювати над зменшенням пилу.

«На місцевому рівні нам потрібно подумати про посилення заходів проти опустелювання, таких як лісовідновлення та управління зрошенням, а також про те, як краще контролювати концентрацію пилу в містах у поєднанні з широкими стратегіями пом’якшення клімату», — сказав МакЕлрой.

Вчені закликають створити Глобальну систему генетичного попередження

Вчені відстоюють глобальний геномний нагляд, використовуючи новітні технології та підхід «Єдиного здоров’я» для захисту від нових патогенів, таких як пташиний грип і резистентність до антимікробних препаратів, підхоплюючи епідемії до їх початку.

Пандемія COVID-19 перевернула світ з ніг на голову. У боротьбі з нею однією з наших найважливіших видів зброї був геномний нагляд, заснований на секвенуванні цілого генома, який збирає всі генетичні дані певного мікроорганізму. Ця потужна технологія відстежувала поширення та еволюцію вірусу, допомагаючи скеровувати реакцію громадської охорони здоров’я та розробку вакцин і методів лікування.

Але геномне спостереження може зробити набагато більше, щоб зменшити кількість захворювань і смертей у всьому світі, ніж просто захистити нас від COVID-19. У журналі Frontiers in Science міжнародний колектив клінічних мікробіологів і мікробіологів громадського здоров’я з Європейського товариства клінічної мікробіології та інфекційних хвороб (ESCMID) закликає до інвестицій у технології, потенціал, досвід і співпрацю, щоб поставити геномний нагляд за патогенами на перше місце. авангарду готовності до майбутньої пандемії.

«Схильні до епідемій інфекційні захворювання перетинають кордони так само швидко, як люди та торгові товари подорожують по всьому світу», — сказав провідний автор професор Марк Струленс із Вільного університету Брюсселя, Бельгія, і колишній головний мікробіолог Європейського центру профілактики та контролю захворювань (ECDC). «Локальний спалах сьогодні може стати наступною світовою пандемією завтра».

Важлива перевага

Більшість хвороб, які раніше не зустрічалися у людей, є зоонозами — хворобами, які зустрічаються у тварин і заражають людей. Багато хвороб у тварин також лікують антибіотиками та іншими протимікробними препаратами, які використовуються для людей. Однак широке використання протимікробних засобів у людей і тварин призвело до резистентності, оскільки мікроби еволюціонують, щоб вижити. Таким чином, ми стикаємося з двома основними загрозами громадському здоров’ю, які перетинаються: одна – від нових інфекційних захворювань, які є зоонозами, а друга – через зростання стійкості до антимікробних засобів. Подолання цих загроз вимагає спільного підходу «Єдине здоров’я», підтримуваного Всесвітньою організацією охорони здоров’я (ВООЗ), який визнає, що здоров’я людини залежить від здоров’я нашої екосистеми.

Відповідь, кажуть вчені, полягає в тому, щоб перепрофілювати розширену технологію геномного нагляду та можливості, створені COVID-19, щоб діяти як вартові. Геномний нагляд, який об’єднує органи охорони здоров’я, ветеринарів і лікарів, необхідно використовувати для моніторингу захворювань людей і тварин і антимікробної стійкості. Інтегруючи епідеміологічні та клінічні дані з усіх цих областей, ми можемо отримати повну картину патогенів і ризиків, які вони становлять.

«Спостереження за геномом патогенів — це інструмент, який вивчає взаємодію між антимікробним селективним тиском на популяції мікробів і адаптивною еволюцією цих мікробів до стійкості до ліків», — сказав Струленс. «Це дає нам змогу виявляти появу та роз’єднувати динаміку передачі суперпридатних, стійких до різних препаратів епідемічних клонів — «супербактерій». Геномний нагляд може допомогти відстежити як зоонозну, так і між людьми передачу варіантів вірусу, штамів бактерій і ознак стійкості до ліків».

Швидке виявлення та реагування

Геномне спостереження за патогенами в режимі реального часу може дозволити нам швидко виявляти нові штами резистентних бактерій і нові захворювання, що переходять між людьми і тваринами, а також відстежувати їх поширення та еволюцію. Ця інформація може стати основою для кампаній вакцинації, допомогти розробити цілеспрямоване лікування та скерувати реакцію громадської охорони здоров’я — усе це може допомогти запобігти спалаху епідемій.

Моніторинг цілих геномів також дозволить нам глибше вивчати нові хвороби та еволюцію відомих захворювань, оцінювати їх небезпеку та визначати контрзаходи. У глобалізованому світі, де збудники швидко переміщуються, геномне спостереження дало б змогу однаково швидко діагностувати та лікувати інфекції.

Струленс і його колеги підкреслюють, як нові технології секвенування, включаючи давно зчитуване секвенування генома, надшвидке секвенування та секвенування однієї клітини, а також штучний інтелект допомагають розвивати епіднагляд у деяких частинах світу.

«Є багато місць, де геномне спостереження вже забезпечує важливий захист від поширення хвороби», — сказав Струеленс. «Це включає харчові інфекції в Європі, Північній Америці та Австралії та епідемічні вірусні захворювання, такі як пташиний грип, у багатьох країнах світу».

Побудова глобальних мереж спостереження

Щоб зробити геномний нагляд ефективним, кажуть вчені, нам потрібні доступні дані в реальному часі по всьому світу. Щоб досягти цього, нам потрібні значні інвестиції в потенціал і досвід, які враховують різні рівні інфраструктури та навчання, доступні в усьому світі. Під час пандемії COVID-19 країни, які вже мали доступ до досвіду та обладнання геномного нагляду, мали велику перевагу в моніторингу пандемії та адаптації своєї відповіді. Автори надають основу для справедливого впровадження глобально взаємопов’язаних систем спостереження, які включають країни з низьким і середнім рівнем доходу.

«Стаття Struelens et al. є обов’язковим до прочитання для всіх, хто цікавиться геномним наглядом як частиною готовності до епідемії», – сказав професор Маріон Купманс з Медичного центру Еразмус у Роттердамі, Нідерланди, у супровідній редакційній статті. «Інструменти та амбіції є — наступним кроком є ​​створення справедливих спільних інфраструктур спостереження для майбутнього глобального здоров’я. Запропонований ВООЗ «Договір про пандемію» буде ключовим, визначаючи деякі правила міжнародної взаємодії для кращої готовності. Попереду цікаві часи!»

Нам також терміново потрібно інвестувати у співпрацю, щоб побудувати мости між дисциплінами у галузі охорони здоров’я тварин, людини та громадського здоров’я, а також налагодити зв’язок між країнами та агенціями охорони здоров’я. Це буде критично важливо не тільки для того, щоб зацікавлені сторони могли працювати разом, але й щоб ми досягли угод щодо управління даними та регулювання, щоб дані пацієнтів були анонімними та захищеними.

«Щоб забезпечити загальну участь у спільних системах геномного нагляду в усьому світі, нашими критичними завданнями є наявність достатньої лабораторії та потужностей для секвенування, навчання експертної робочої сили та доступ до перевірених інструментів аналізу геномних даних і обміну в рамках комплексної безпечної цифрової інформації про здоров’я. інфраструктури», – сказав Струеленс. «Інтеграція геномної інформації про епідемічний патоген з епідеміологічною інформацією має відбуватися в масштабі, від локального до глобального рівня».

Нещодавно виявлений іхтіозавр може бути найбільшою морською рептилією в історії

Величезний іхтіозавр міг досягати довжини понад 80 футів (25 метрів) і існував протягом пізнього тріасового періоду. Нещодавно ідентифікований вид іхтіозаврів може бути найбільшою морською рептилією, коли-небудь зареєстрованою, свідчить дослідження, нещодавно опубліковане в журналі відкритого доступу PLOS ONE. Дослідження, проведене Діном Р. Ломаксом та його командою з Брістольського та Манчестерського університетів, Велика Британія, додає суттєве уявлення про розміри доісторичного морського життя.

За останні кілька років Ломакс і його дослідницька група виявили та зібрали окремі фрагменти щелепи іхтіозавра з формації Вестбері Мадстоун у Сомерсеті, Великобританія. Нова кістка була схожа за розміром і формою на іншу щелепну кістку, зібрану з того самого скельного утворення всього за кілька миль звідси, і тепер дослідники вважають, що ці дві щелепні кістки належать раніше не описаному виду іхтіозаврів, групі масивних рептилій, що живуть в океані. з епохи динозаврів.

Розмір Ichthyotitan severnensis

Виходячи з довжини цих кісток, новий вид, названий Ichthyotitan severnensis, міг бути колосальними 25 метрів (82 фути) у довжину, або вдвічі більше, ніж міський автобус. Однак, оскільки новий вид описується виключно через обмежені фрагменти кісток, автори дослідження підкреслюють, що необхідні подальші палеонтологічні докази, щоб підтвердити, наскільки великим був I. severnensis.

Іхтіозаври, багато з яких виглядали як сучасні дельфіни, вперше з’явилися на початку тріасового періоду приблизно 250 мільйонів років тому. Протягом кількох мільйонів років деякі іхтіозаври еволюціонували до принаймні 15 метрів (49 футів) у довжину, а до пізнього тріасу (приблизно 200 мільйонів років тому) еволюціонували найбільші іхтіозаври, включаючи нещодавно описаного I. severnensis. Однак це правління не обов’язково тривало довго. Хоча деякі види іхтіозаврів продовжували блукати океанами мільйони років, вважається, що ці «гігантські іхтіозаври» вимерли під час вимирання в тріасовому та юрському періодах 200 мільйонів років тому — і ця унікальна група морських рептилій більше ніколи не досягала такого рівня. гігантський розмір.

Доктор Дін Ломакс додає: «У 2018 році моя команда (включно з Полем де ла Саллем) вивчила й описала гігантську щелепу Пола, і ми сподівалися, що одного дня з’явиться інша. Цей новий зразок є повнішим, краще збереженим і показує, що тепер ми маємо дві гігантські кістки (так звані надкутні), які мають унікальну форму та структуру. Досить дивно думати, що гігантські іхтіозаври розміром із блакитного кита плавали в океанах навколо території Великобританії під час тріасового періоду. Ці щелепні кістки є вражаючими доказами того, що, можливо, одного дня можна буде знайти повний череп або скелет одного з цих гігантів. Ти ніколи не дізнаєшся.»

Вчені створили найбільш повне генеалогічне дерево птахів

Глобальна команда дослідників побудувала найбільш повне та розгалужене генеалогічне дерево птахів на сьогодні, де детально описано еволюційні зв’язки між 363 видами птахів протягом 93 мільйонів років. Ця таблиця представляє 92% усіх родин птахів.

Цей прогрес став можливим значною мірою завдяки передовим обчислювальним методам, розробленим інженерами Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, у поєднанні з найсучаснішими суперкомп’ютерними ресурсами університету в Суперкомп’ютерному центрі Сан-Дієго. Ці технології дозволили дослідникам аналізувати величезну кількість геномних даних з високою точністю та швидкістю, заклавши основу для побудови найповнішого генеалогічного дерева птахів, яке коли-небудь було зібрано.

Цей прогрес детально описано у двох додаткових статтях, опублікованих 1 квітня в Nature і Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Оновлене генеалогічне дерево, опубліковане в Nature, виявило закономірності в еволюційній історії птахів після катастрофічного масового вимирання, яке знищило динозаврів 66 мільйонів років тому.

Оновлене генеалогічне дерево птахів, опубліковане в Nature, описує 93 мільйони років еволюційних зв’язків між 363 видами птахів. Авторство: Йон Ф’єлдсо (малюнки) і Жозефін Стіллер

Дослідники спостерігали різке збільшення ефективної чисельності популяції, рівня заміщення та відносного розміру мозку у ранніх птахів, що проливає нове світло на механізми адаптації, які спонукали до диверсифікації птахів після цієї ключової події. У супровідній статті, опублікованій в PNAS, дослідники уважно вивчили одну з гілок нового генеалогічного дерева і виявили, що фламінго та голуби є більш віддаленими родичами, ніж показав попередній загальногеномний аналіз.

Ця робота є частиною проекту «10 000 геномів птахів» (B10K), багатоінституційного проекту під керівництвом Університету Копенгагена, Чжецзянського університету та Каліфорнійського університету в Сан-Дієго, метою якого є створення чернеткових послідовностей геномів для приблизно 10 500 існуючих видів птахів.

«Наша мета — реконструювати всю історію еволюції всіх птахів», — сказав Сіаваш Мірараб, професор електротехніки та комп’ютерної інженерії в Інженерній школі Джейкобса в Сан-Дієго, який є співавтором статті Nature, а також перший і співавтор у статті PNAS.

Складання минулого

В основі цих досліджень лежить набір алгоритмів, відомий як ASTRAL, який лабораторія Mirarab розробила для визначення еволюційних зв’язків із безпрецедентною масштабованістю, точністю та швидкістю. Використовуючи потужність цих алгоритмів, команда об’єднала геномні дані з понад 60 000 геномних регіонів, забезпечивши надійну статистичну основу для своїх аналізів.

Потім дослідники вивчили еволюційну історію окремих сегментів геному. Звідти вони зібрали мозаїку генних дерев, які потім були зібрані у всеосяжне дерево видів. Цей ретельний підхід дозволив дослідникам побудувати нове та вдосконалене генеалогічне дерево птахів, яке окреслює складні розгалужені події з надзвичайною точністю та деталями, навіть у випадках історичної невизначеності.

«Ми виявили, що наш метод додавання десятків тисяч генів до нашого аналізу насправді був необхідним для вирішення еволюційних зв’язків між видами птахів», — сказав Мірараб. «Вам дійсно потрібні всі ці геномні дані, щоб з високою достовірністю відновити те, що сталося в цей певний період часу 65-67 мільйонів років тому».

У дослідженні, опублікованому в PNAS, дослідники уважно вивчили одну з гілок оновленого генеалогічного дерева птахів і виявили, що групи, включаючи фламінго та голубів, пов’язані більш віддалено, ніж показав попередній загальногеномний аналіз, і пов’язали результат з незвичайною ділянкою хромосоми. 4. Авторство прав: Ед Браун (малюнки), Деніел Дж. Філд (зображення птахів) і Сіаваш Міараб

Здатність команди проводити ці аналізи на величезних наборах даних стала можливою завдяки тому, що лабораторія Mirarab розробила їхні обчислювальні методи для роботи на потужних графічних процесорах. Вони провели свої розрахунки на суперкомп’ютері Expanse в Сан-Дієго Суперкомп’ютер Каліфорнійського університету в Сан-Дієго.

«Нам пощастило отримати доступ до суперкомп’ютера такого високого класу», — сказав Мірараб. «Без Expanse ми не змогли б за розумний проміжок часу запускати та повторно аналізувати такі великі набори даних».

Дослідники також розглянули вплив різних методів вибірки геному на точність дерева. Вони показали, що дві стратегії — секвенування багатьох генів від кожного виду, а також секвенування багатьох видів — разом важливі для реконструкції цієї еволюційної історії.

«Оскільки ми використовували суміш обох стратегій, ми могли перевірити, який підхід має сильніший вплив на філогенетичну реконструкцію», — сказав Жозефін Стіллер, професор біології Копенгагенського університету та провідний автор статті Nature . «Ми виявили, що важливіше брати зразки багатьох генетичних послідовностей з кожного організму, ніж брати зразки з більш широкого діапазону видів, хоча останній метод допоміг нам визначити, коли еволюціонували різні групи».

Виправлення минулого

За допомогою передових обчислювальних методів дослідники також змогли пролити світло на щось незвичайне, що вони виявили в одному зі своїх попередніх досліджень: певна ділянка однієї хромосоми в геномі птахів залишалася незмінною протягом мільйонів років, порожньою. очікуваних моделей генетичної рекомбінації.

Ця аномалія спочатку змусила дослідників неправильно згрупувати фламінго та голубів як еволюційних двоюрідних братів, оскільки вони були тісно спорідненими на основі цієї незміненої ділянки ДНК. Це тому, що попередній аналіз базувався на геномах 48 видів птахів. Але після повторного аналізу з використанням геномів 363 видів вдалося отримати більш точне генеалогічне дерево, яке віддалило голубів від фламінго. Щобільше, використовуючи шість високоякісних геномів, наданих Проектом геному хребетних (VGP) під керівництвом співавтора Еріха Джарвіса, професора нейробіології з Університету Рокфеллера, Мірараб і його колеги змогли виявити та ймовірно пояснити цю дивовижну закономірність.

«Дивно те, що цей період пригніченої рекомбінації може ввести аналіз в оману», — сказав Едвард Браун, професор біології Університету Флориди та співавтор статті PNAS . «І оскільки це могло ввести аналіз в оману, його можна було виявити більш ніж через 60 мільйонів років у майбутньому. Це найкрутіше».

Наступні кроки

Вплив цієї роботи виходить далеко за межі вивчення еволюційної історії птахів. Обчислювальні методи, започатковані лабораторією Мірараба, стали одним із стандартних інструментів для реконструкції еволюційних дерев для багатьох інших тварин.

Рухаючись вперед, команда продовжує свої зусилля, щоб створити повну картину еволюції птахів. Біологи працюють над секвенуванням геномів додаткових видів птахів у надії розширити генеалогічне древо до тисяч пологів птахів. Тим часом вчені-обчислювачі на чолі з Mirarab удосконалюють свої алгоритми для розміщення ще більших наборів даних, щоб гарантувати, що аналіз у майбутніх дослідженнях буде проводитися з високою швидкістю та точністю.

Вчені розробили вдосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону

Хімічні зображення нутрощів бактерій були в 30 разів чіткішими, ніж зображення звичайних мікроскопів середнього інфрачервоного діапазону. Дослідники з Токійського університету розробили передовий мікроскоп середнього інфрачервоного діапазону, який дозволяє їм бачити структури всередині живих бактерій у нанометровому масштабі. Мікроскопія середнього інфрачервоного діапазону зазвичай обмежена низькою роздільною здатністю, особливо в порівнянні з іншими методами мікроскопії.

Ця остання розробка створила зображення на 120 нанометрах, що, за словами дослідників, є тридцятикратним покращенням роздільної здатності типових мікроскопів середнього інфрачервоного діапазону. Можливість більш чіткого перегляду зразків у такому меншому масштабі може допомогти в багатьох галузях досліджень, у тому числі в галузі інфекційних захворювань, і відкриває шлях для розробки ще точніших зображень на основі середнього інфрачервоного діапазону в майбутньому.

Мікроскопічне царство — це місце, де живуть віруси, білки та молекули. Завдяки сучасним мікроскопам ми можемо спуститися вниз і побачити внутрішню роботу наших власних клітин. Але навіть ці вражаючі інструменти мають обмеження. Наприклад, люмінесцентні мікроскопи з високою роздільною здатністю вимагають, щоб зразки мали флуоресцентну мітку. Іноді це може бути токсичним для зразків, а тривалий вплив світла під час перегляду може відбілити зразки, тобто вони більше не будуть корисними. Електронні мікроскопи також можуть забезпечити дуже вражаючі деталі, але зразки повинні бути поміщені у вакуум, тому живі зразки не можуть бути досліджені.

Переваги мікроскопії середнього інфрачервоного діапазону

Для порівняння, мікроскопія середнього інфрачервоного діапазону може надати як хімічну, так і структурну інформацію про живі клітини без необхідності їх фарбування або пошкодження. Однак його використання було обмеженим у біологічних дослідженнях через його порівняно низьку роздільну здатність. У той час як флуоресцентна мікроскопія з високою роздільною здатністю може звузити зображення до десятків нанометрів (1 нанометр дорівнює одній мільйонній міліметра), мікроскопія середнього інфрачервоного діапазону зазвичай може досягати лише близько 3 мікрон (1 мікрон дорівнює одній тисячній міліметра).

Однак у результаті нового прориву дослідники Токійського університету досягли вищої роздільної здатності середньої інфрачервоної мікроскопії, ніж будь-коли раніше. «Ми досягли просторової роздільної здатності 120 нанометрів, тобто 0,12 мікрона. Ця дивовижна роздільна здатність приблизно в 30 разів краща, ніж у традиційної мікроскопії в середньому інфрачервоному діапазоні», – пояснив професор Такуро Ідегучі з Інституту фотонної науки та технологій Токійського університету.

Команда використала «синтетичну апертуру» — техніку, яка поєднує кілька зображень, зроблених під різними кутами освітлення, для створення чіткішої загальної картини. Як правило, зразок поміщають між двома лінзами. Однак лінзи ненавмисно поглинають частину середнього інфрачервоного світла. Вони вирішили цю проблему, помістивши зразок бактерій (були використані E. coli та Rhodococcus jostii RHA1) на кремнієву пластину, яка відбивала видиме світло та пропускала інфрачервоне світло. Це дозволило дослідникам використовувати одну лінзу, дозволяючи їм краще висвітлити зразок світлом середнього інфрачервоного діапазону та отримати більш детальне зображення.

«Ми були здивовані тим, наскільки чітко ми можемо спостерігати внутрішньоклітинні структури бактерій. Висока просторова роздільна здатність нашого мікроскопа може дозволити нам вивчати, наприклад, антимікробну резистентність, яка є світовою проблемою», — сказав Ідегучі. «Ми віримо, що можемо продовжувати вдосконалювати техніку в різних напрямках. Якщо ми використовуємо кращу лінзу та коротшу довжину хвилі видимого світла, просторова роздільна здатність може бути навіть нижче 100 нанометрів. З надзвичайною ясністю ми хотіли б вивчити різні зразки клітин для вирішення фундаментальних і прикладних біомедичних проблем».

Exit mobile version