新技術(shù)深入描繪了生物對(duì)氣候變化的反應(yīng)

普利茅斯大學(xué)創(chuàng)造的革命性新技術(shù)可以填補(bǔ)我們對(duì)生物體早期發(fā)展將如何受到氣候變化影響的理解上的巨大空白。EmbryoPhenomics結(jié)合了獨(dú)特的硬件和軟件，可以自動(dòng)測(cè)量生物體的大小，形狀，運(yùn)動(dòng)和心率，捕捉其早期發(fā)育的最細(xì)微的細(xì)節(jié)。

它包括OpenVIM，一種用于長(zhǎng)時(shí)間記錄數(shù)百個(gè)水生胚胎的全自動(dòng)機(jī)器人視頻顯微鏡，以及EmbryoCV，這是一種先進(jìn)的分析軟件，可以自動(dòng)測(cè)量每個(gè)胚胎的動(dòng)態(tài)發(fā)育過程。研究人員稱，該技術(shù)在PLoS Biology中的應(yīng)用提供了有效可視化和測(cè)量對(duì)不同環(huán)境的整體生物反應(yīng)的機(jī)會(huì)，并可能成為生物學(xué)的游戲規(guī)則改變者。

他們還說，雖然捕捉微小早期生命階段的動(dòng)態(tài)反應(yīng)本身就具有挑戰(zhàn)性，但這些階段至關(guān)重要，實(shí)際上對(duì)環(huán)境壓力因素的敏感度要高于后期生活。該研究的主要作者，奧利弗·蒂爾斯博士，大約九年前在他的海洋生物學(xué)和海岸生態(tài)學(xué)學(xué)士學(xué)位期間開始開發(fā)EmbryoPhenomics。

他現(xiàn)在是大學(xué)海洋生物學(xué)和生態(tài)學(xué)研究中心的一部分，他說：“達(dá)到這一點(diǎn)一直是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)，但在建立這項(xiàng)技術(shù)的每個(gè)階段，我們都觀察到了新的現(xiàn)象，這真的令人興奮。我們現(xiàn)在擁有的技術(shù)讓我們深入了解以前不可能實(shí)現(xiàn)的胚胎發(fā)育。我們產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量巨大，這使我們能夠以前所未有的方式評(píng)估升高的溫度，鹽度等的影響。在評(píng)估當(dāng)前和未來氣候變化的生物影響方面，技術(shù)有可能成為真正的改變游戲規(guī)則的人。“

對(duì)于PLoS生物學(xué)論文，來自普利茅斯和意大利國(guó)家研究委員會(huì)海洋科學(xué)研究所的研究人員報(bào)告了四個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中他們生成了超過3000萬個(gè)600多個(gè)正在發(fā)育的胚胎的圖像。實(shí)驗(yàn)集中在兩種常見的和生態(tài)上重要的無脊椎動(dòng)物物種 - 池塘蝸牛(Radix balthica)和海洋蝦(Orchestia gammarellus)。

在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，他們發(fā)現(xiàn)，與20°C相比，25°C生長(zhǎng)的胚胎的運(yùn)動(dòng)，生長(zhǎng)速度和心率都有可預(yù)測(cè)的增加。但胚胎生長(zhǎng)在30°C - 他們現(xiàn)在經(jīng)常在其環(huán)境中經(jīng)歷的溫度 - 與低溫下的胚胎具有不同的發(fā)育動(dòng)力。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在使用EmbryoPhenomics來研究支持此響應(yīng)的機(jī)制。

實(shí)驗(yàn)還確定了胚胎將經(jīng)歷極端或致命的生物反應(yīng)的點(diǎn)，EmbryoPhenomics技術(shù)提供了一種強(qiáng)大而有力的手段來評(píng)估短期環(huán)境變化(如天氣相關(guān)事件或污染)的影響。

研究人員表示，雖然這些實(shí)驗(yàn)集中在兩個(gè)物種上，但該技術(shù)的范圍廣泛，用途廣泛，適用于其他物種和研究領(lǐng)域。

Simon Rundle教授說：“這不僅僅是快速拍攝快照，而是詳細(xì)了解生物體如何將自己組合在一起。胚胎發(fā)育的早期階段是最敏感的，有許多因素可能導(dǎo)致生物體無法從中發(fā)展。成為成年人。通過更詳細(xì)地了解這些，我們可以開始描繪我們可以做些什么來確保生物多樣性不會(huì)隨著氣候變化而喪失。“

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