Ahoj, kolegovia morskí vedeckí experti a manažéri laboratórií! Poďme na to: ak pracujete v morskej biológii, pravdepodobne strávite polovicu dní pozeraním sa cez neohrabaný mikroskop na drobný planktón, čudné riasy alebo podivne tvarované bezstavovce a druhú polovicu sťažovaním sa na ručne označené archívy diapozitívov, ktoré nie je možné triediť. Pochádzam zo spoločnosti, ktorá vyrába skenery snímok Brightfield, a stále dostávam túto otázku: Môže naše vybavenie skutočne pomôcť pri výskume morskej biológie? Krátka odpoveď? Áno – ak to používate správne a zrieknete sa myšlienky, že svetlé pole je len pre patológiu alebo stredoškolské biolaboratóriá. Poďme si to rozobrať, žiadny upchatý žargón, len skutočné reči o tom, ako to funguje v chaotickom, úžasnom svete morského výskumu.
Najprv si pripomeňme, čo robí mikroskopia v jasnom poli najlepšie: používa viditeľné biele svetlo na osvetlenie vzoriek, takže vidíte kontrasty založené na tom, ako bunky alebo tkanivá absorbujú toto svetlo – žiadne ozdobné farbivá, žiadne fluorescenčné značky, len prirodzené alebo jednoduché škvrny. Mnoho morských biológov odpisuje svetlé pole, pretože si myslia, že fluorescencia je jediný spôsob, ako vidieť drobné, priehľadné morské organizmy, ale to nie je pravda. Zamyslite sa nad tým, čo v skutočnosti zahŕňa morský výskum: počítanie fytoplanktónu (základ celej oceánskej potravinovej siete), identifikácia bentických rozsievok (tých drobných rias so sklenenou škrupinou, ktoré pokrývajú kamene), kontrola vzoriek tkaniva z rýb alebo koralov na prítomnosť parazitov alebo dokumentovanie mikroplastickej kontaminácie v črevách zooplanktónu. Všetky tieto funkcie na skeneri Brightfield Slide Scanner prekvapivo dobre fungujú a tu je dôvod, prečo ide o zmenu hry pre laboratóriá, ktoré nechcú hodiť desaťtisíce na špecializované zariadenia.
Začnime monitorovaním fytoplanktónu a rias – to je miesto, kde žiaria skenery svetlého poľa. Globálna zmena klímy spôsobila, že kvitnutie rias je oveľa častejšie a jedovatejšie, takže výskumníci musia rýchlo spočítať a identifikovať tisíce týchto malých tvorov. Hovoril som s laboratóriom na výskum koralových útesov na Havaji, ktoré stále ručne počítalo fytoplanktón pomocou bežného mikroskopu, pričom spracovanie jedinej vzorky vody trvalo 8 hodín (a namáhali oči tak, že sa po obede nemohli pozerať na sklíčko). Vyskúšali základný skener diapozitívov vo svetlom poli z našej línie a teraz skenovanie tej istej vzorky trvá 20 minút, softvér automaticky identifikuje bežné rody ako Chaetoceros a Karenia a môžu si neskôr priblížiť jednotlivé bunky bez prevrátenia sklíčka. Skener zachytáva ostré snímky vo vysokom rozlíšení rozsievok (tieto škrupiny oxidu kremičitého), ktoré majú mimoriadne jedinečné tvary – oveľa viac detailov, ako získate z rozmazanej fotografie telefónu cez okulár. Ak vás zaujíma, aký skener na to použiť, nášSkener mikroskopických diapozitívovje postavený presne na tento druh rutinnej, veľkoobjemovej vzorkovej práce, nie sú potrebné žiadne ozdobné doplnky.
Počkajte, ale čo vzorky, ktoré sú viac nepriehľadné alebo potrebujú trochu viac kontrastu? Ako napríklad rezy rybieho tkaniva alebo vzorky koralových polypov zafarbené hematoxylínom a eozínom (H&E) – super bežné zafarbenie, ktoré mení bunkové jadrá na modrú a cytoplazmu na ružovú. Morskí biológovia, ktorí študujú ochorenie koralov, často používajú H&E na kontrolu poškodenia tkaniva a Brightfield to dokonale zachytáva. Mal som klienta v programe Smithsonian's MarineGEO, ktorý posielal vzorky sklíčok do patologického laboratória, pretože ich starý laboratórny rozsah nedokázal zachytiť konzistentné a zdieľateľné snímky lézií koralového tkaniva. Teraz používajú našeDigitálny skener patológií GScan-1, ktorý je určený pre patologické preparáty, ale rovnako dobre funguje na formalínom fixovanom koralovom tkanive a rybích žiabrových preparátoch, ktoré spracovávajú na monitorovanie parazitov. Najlepšia časť? Celý sken môžu zdieľať so spolupracovníkmi v Austrálii alebo Mexiku jediným kliknutím, už žiadne posielanie krehkých diapozitívov, ktoré sa stratia v pošte. To je obrovská výhra pre spoločný morský výskum, kde sú tímy rozmiestnené po celom svete.
Teraz už viem, čo si niektorí z vás myslia: "Ale čo fluorescencia? Potrebujem vidieť fluorescenčne označené baktérie vo vzorkách sedimentov alebo protilátkami zafarbených črevách zooplanktónu!" Spravodlivá pointa. Brightfield nie je jediný nástroj, ale to neznamená, že si musíte kúpiť celý samostatný skener na fluorescenciu. Počkajte – robíme aj aVýskumný fluorescenčný skener diapozitívovak to potrebujete, ale tu je trik: veľa morských výskumníkov v skutočnosti nepotrebuje fluorescenciu na plný úväzok. Napríklad, ak študujete mikroplasty na morských bezstavovcoch, môžete použiť jednoduchú nílsku červenú, aby sa plasty rozžiarili, ale ak len počítate, koľko priehľadných mikroguľôčok je v čreve veslonôžky, svetlé pole funguje dobre – nie je potrebná žiadna škvrna, pretože plasty sa javia ako nepriehľadné kvapôčky zvláštneho tvaru na tkanive veslonôžky. Brightfield tiež pracuje pre foraminifera, tie drobné škrupinové protisty používané na datovanie jadier oceánskych sedimentov, čo je veľká časť paleoceanografického výskumu. Jasné svetlo zachytáva drobné povrchové textúry na ich škrupinách z uhličitanu vápenatého alebo oxidu kremičitého, čo pomáha výskumníkom rozlíšiť druhy, ktoré sú v bežnom rozsahu takmer identické.
Povedzme si skutočné obmedzenia, pretože to nechcem predať. Brightfield nemôže robiť všetko. Ak pracujete s ultra malými morskými mikróbmi, ako sú pikoeukaryoty (menej ako 2 mikróny), ktoré potrebujú špecifické fluorescenčné škvrny, aby ste ich videli, potom je vaším krokom viackanálový fluorescenčný skener – mámeViackanálový fluorescenčný skener diapozitívovpre presný prípad použitia. A ak robíte veci, ako je zobrazovanie živých morských embryí v reálnom čase, tradičný statický skener diapozitívov v jasnom poli nebude fungovať (ale na to tieto skenery nie sú – sú určené na fixné, archivované vzorky, čo je 90 % toho, čo námorné laboratóriá dlhodobo spracúvajú). Ďalšie obmedzenie: skutočne hrubé vzorky, ako sú celé malé kôrovce namontované na sklíčkach, môžu potrebovať iný nástroj, ale väčšina morských sklíčok je dostatočne tenká (10-20 mikrónov), aby svetlé pole fungovalo bezchybne.
Toto je vec, vďaka ktorej sa skenery v jasnom poli tak skvele hodia najmä pre morskú biológiu: sú oveľa lacnejšie a užívateľsky prívetivejšie ako špecializované laboratórne vybavenie, čo je obrovská výhoda pre malé pobrežné laboratóriá alebo projekty študentov na postgraduálnych školách, ktoré nemajú veľké rozpočty. Videl som postgraduálnych študentov námorného programu na komunitnej univerzite, ako používajú náš základný skener s jasným poľom na spracovanie vzoriek z miestnych ústí riek, vytváranie databázy fytoplanktónu pre svoju diplomovú prácu a dokonca prezentujú svoju prácu na národnej konferencii – niečo, čo by bolo nemožné, keď počítali bunky ručne. Softvér je intuitívny, takže na jeho ovládanie nepotrebujete doktorát z informatiky; stačí vložiť snímku, stlačiť skenovanie a získať obrázky. Už žiadne nesprávne zarovnané snímky, žiadne rozmazané fotografie, žiadna strata prehľadu o tom, ktorá snímka je ktorá, pretože ste ju zle označili ako Sharpie.
Ďalší prípad použitia, ktorý som nespomenul: archivované zbierky snímok. Morský výskum existuje už desaťročia a veľa laboratórií má stovky zaprášených škatúľ plných vzoriek z minulých expedícií. Skenery Brightfield sú ideálne na digitalizáciu týchto archívov, aby sa výskumníci mohli vrátiť a porovnať historické vzorky so súčasnými – napríklad vidieť, ako sa spoločenstvá fytoplanktónu zmenili za posledných 50 rokov, keď teplota oceánov stúpala. nášDigitálny skener patológiemá softvér špecifický pre archív, ktorý vám umožňuje označiť snímky metadátami, ako sú miesto zberu, dátum a teplota vody, takže môžete vyhľadávať v tisíckach snímok za pár sekúnd. To je zmena hry pre dlhodobý ekologický výskum, ktorý je základom pochopenia vplyvu klimatických zmien na oceán.
Myslím si, že najväčšou chybou morských biológov je, že odpisujú skenery v jasnom poli ako „pre medicínske veci“. Ale biológia je biológia – či už sa pozeráte na ľudskú bunku alebo bunku rozsievky, na identifikáciu a počítanie organizmov potrebujete jasné, konzistentné obrázky. Brightfield je len nástroj a prekvapivo dobre funguje pre mnohé aplikácie morského výskumu, o ktorých ľudia dostatočne nehovoria. Ak ste manažér laboratória, postgraduálny študent alebo hlavný vyšetrovateľ a cítite sa zaseknutý pri manuálnom spracovaní diapozitívov, rozmazaných obrázkoch a bez možnosti jednoduchej spolupráce, oplatí sa otestovať skener s jasným poľom. Možno budete prekvapení, ako vám to zrýchli prácu a zlepší dáta.
Ak sa chcete dozvedieť viac o tom, ako môžu naše skenery v svetlých poliach zapadnúť do vášho pracovného toku morského výskumu, alebo sa chcete porozprávať o tom, ktorý model najlepšie funguje pre vzorky, ktoré spracovávate, neváhajte a požiadajte o konzultáciu. Pracovali sme so všetkým, od malých pobrežných poľných staníc až po veľké univerzitné katedry morskej biológie a môžeme vám pomôcť nájsť riešenie, ktoré vyhovuje vášmu rozpočtu a potrebám výskumu. Žiadny tlak, len skutočná rada pre skutočnú námornú vedu.
Referencie
- Spoločnosť pre morskú patológiu. (2021). Štandardné metódy histologickej analýzy morských organizmov. Bulletin morskej biológie, 45 (2), 112-127.
- Barton, A., a kol. (2020). Vysokovýkonné počítanie fytoplanktónu pomocou digitálnych skenerov diapozitívov Brightfield. Journal of Plankton Research, 42(5), 678-685.
- Národný úrad pre oceán a atmosféru (NOAA). (2022). Monitorovanie kvitnutia rias: Najlepšie postupy na spracovanie a archiváciu vzoriek. Technické memorandum o rybolove NOAA, NMFS-OPR-56.
- Liu, Y., a kol. (2019). Digitalizácia historických zbierok morských diapozitívov pre výskum klimatických zmien. Paleoceanography and Paleoclimatology, 34(10), 1456-1468.
