Világjárvány idején született áttörés
A COVID–19-járvány alatt Gautam Dey, az EMBL kutatócsoport-vezetője Zoomon keresztül szerzett tudomást arról, hogy Omaya Dudin egy forradalmian új képalkotó eljárással – az ultrastruktúra-expanziós mikroszkópiával – végre képes vizsgálni az Ichthyosporea nevű tengeri protisztát. Ez a technika áttörést jelentett, mert áthatolhatóvá tette a sejtfalakat, így lehetővé vált a belső szerkezet részletes megfigyelése.
Az expanziós mikroszkópiát eredetileg az MIT-n fejlesztették ki, majd Paul Guichard és Virginie Hamel, a Genfi Egyetem munkatársai tökéletesítették. Módszerük lehetővé teszi, hogy a sejteket vízben duzzadó, átlátszó gélbe ágyazva akár tizenhatszorosára nagyítsák fel a struktúráikat úgy, hogy azok arányosan megnyúlnak, de nem sérülnek.
A siker nyomán Dey, Dudin, Guichard és Hamel hosszú távú együttműködésbe kezdett. Három év közös munka eredményeként megszületett a planktonok „bolygószintű atlaszának” alapja.
Mikrobák feltérképezése példátlan részletességgel
A Traversing European Coastlines (TREC) expedíció kiváló lehetőséget kínált a planktonok további vizsgálatára. Roscoffban, Franciaországban, az egyik legnagyobb tengeri mikroorganizmus-gyűjteményből a kutatók több mint 200 fajhoz fértek hozzá, noha eredetileg csak néhány tucat mintára számítottak. Felix Mikus és csapata három napon és éjszakán át dolgozott a drága minták fixálásán.
Az expanziós mikroszkópia idén ünnepli tízéves évfordulóját, és egyedülálló módon nagyítja fel a biológiai mintákat anélkül, hogy atom- vagy elektronmikroszkópokat kellene használni. A hagyományos fénymikroszkópok hullámhossz-korlátja is megkerülhető így, miközben a sejtszerkezetek arányosan kitágulnak a gélben.
A sejtváz evolúciós térképe
A Roscoffból és a spanyolországi Bilbaóból származó minták segítségével minden eddiginél részletesebb vizsgálat kezdődött a citoszkeleton, vagyis a sejtváz hálózatáról. A kutatás középpontjában a mikrotubulusok és a centrinfehérjék álltak, amelyek a sejt alakjáért, mozgásáért és osztódásáért felelősek. Hiral Shah kutató hangsúlyozta, hogy több eukarióta csoport citoszkeletonját sikerült egyszerre feltérképezni, például a dinoflagellátákét is, amelyek kulcsfontosságú és rendkívül változatos óceáni élőlények. Ezeknél elsőként lehetett pontosan feltárni a tubulin- és centrinstruktúrák elhelyezkedését.
Evolúciós mintázatok, sejtszintű megfejtések
Mindezek dacára nemcsak a sejt szerkezetének pontosabb megértéséről van szó: az ultrastruktúra-expanziós mikroszkópia lehetővé teszi az evolúciós mintázatok visszafejtését is. Armando Rubio Ramos szerint a módszer hidat teremt a molekuláris adatok és az élő sejtek fizikai szerkezete között, ráadásul még a természetből közvetlenül gyűjtött, összetett minták vizsgálata sem okoz gondot.
Ezáltal arra lehet következtetni, hogy a módszer gyökeresen új irányt mutat a modern biológiai kutatások és az evolúciós összefüggések feltárásában.
A mikroszkopikus élet átfogó atlasza
A kutatók a közeljövőben megkezdik az elképesztő szerkezeti sokféleség még részletesebb feltérképezését, amelynek során az új gén- és sejtszintű adatokat összekapcsolják. Thomas Richards, az Oxfordi Egyetem kutatója is csatlakozott a projekthez, amely most 2 millió svájci frank (kb. 791 millió forint) értékű támogatást kapott a Moore Alapítványtól.
A következő lépés már konkrét kérdések megválaszolására irányul majd, például a mitózis és a többsejtűség eredetének, vagy a főbb evolúciós váltásokat kísérő jellegzetes különbségek feltárására. Az óceán rejtett világának izgalmas korszakát éljük.
