Тірі организмдерде даму - өсу барысында уақыт пен кеңістікте өзара әрекеттесетін көптеген үйлестірілген процестердің жиынтығы. Нәзік симфониядағы бір жалған нота апатты салдарға әкелуі мүмкін. Дегенмен, бұл биологиялық музыканың нақты партитурасы ғалымдар үшін жиі жұмбақ болып табылады. Шешімнің бірі - нақты уақытта органның өсуін бақылау үшін озық микроскопиялық әдістерді пайдалану. Мәселе мынада, мұндай тәсілдер ұзақ мерзімді мониторингке нашар сәйкес келеді. Сонымен қатар, олар дамуды бұзатын органдарға стресс әкелуі мүмкін.
Бұл мәселені шешу үшін INRAE зерттеушілері өсімдіктерге қолданған бірегей әдісті әзірледі. Біріншіден, көптеген жеке өсімдіктерге сүйене отырып, ғалымдар даму кезеңдерінің ауқымын көрсететін жапырақтарды суретке түсіреді. Осы фотокаталогқа мақсатты алгоритмдерді қолдану арқылы әрқайсысына жасты тағайындауға болады жапырақ және уақыт өте келе дамуды қайта құру. Бұл тапсырмада оларға көмектесу үшін зерттеушілер 2016 жылы ENS de Lyon компаниясымен бірлесе отырып әзірлеген ашық бастапқы бағдарламалық жасақтаманы - MorphoLeaf бағдарламасын пайдаланады.
Келесі қадам Arabidopsis thaliana үлгісіндегі өсімдік жапырақтың дамуын жан-жақты құжаттау әдісін қолдану болды. Бірнеше апта бойы ғалымдар жүздеген жабайы типтегі жапырақтарды жинады және мутант штаммдары; соңғысына әсер ететін генетикалық модификациялар болды жапырақ пішіні. Бұл әдістің басты артықшылығы - оны іске асырудың қарапайымдылығы: ол күрделі жабдықты қажет етпейді. Шынында да, ерте даму кезеңдерін (жапырақ өлшемі < 0.1 мм) суретке түсіру үшін стандартты микроскоп пайдаланылды, ал кейінгі даму кезеңдері үшін (жапырақ өлшемі > 1 см) планшетті сканер пайдаланылды.
https://www.youtube.com/embed/UU2YahNiTpI?color=whiteReconstructing the complete story of leaf development. Credit: INRAE – Jasmine Burguet
Суреттер жапырақтың дамуының нақты тарихын айтып берді, жалпы дамуға үлкен үлес қосатын кеңістік пен уақыттың негізгі сәттерін түсіндіреді. Атап айтқанда, талдау жабайы типті және мутантты өсімдіктердің ерте даму траекториялары бірдей болуы мүмкін, олар кейін белгілі бір кейінгі кезеңдерде алшақтайды.
Өсімдіктердің дамуын бұл егжей-тегжейлі түсіну өсімдіктердің өсуін оңтайландырудың болашақ стратегияларын хабардар етеді. Зерттеушілердің көзқарасы өте икемді және кез келген орган түріне, соның ішінде жануарларға да бейімделуі мүмкін. Бұл осылайша болуы мүмкін құнды құрал ағзалар мен ағзаларды анықтауға бағытталған зерттеулерде даму.
Зерттеу журналда жарияланады Өсімдіктердің сандық биологиясы.