Noile videoclipuri psihedelice uimitoare oferă o privire asupra cum arată organismele vii în primele lor momente – iar oamenii de știință le-a luat ani de zile pentru a le capta.
Videoclipurile fac parte dintr-un nou atlas de embrioni numit Zebrahubcare arată unde sunt localizate celulele și ce fac acestea în diferite stadii de dezvoltare. Atlasul combină videoclipuri timelapse de înaltă rezoluție ale embrionilor în curs de dezvoltare cu date care dezvăluie genele care sunt activate în fiecare etapă de dezvoltare.
Atlasul acoperă embrionii de pește-zebră (Danio rerio), un tip de minnow adesea folosit în cercetarea biologică. Majoritatea genelor peștilor mici au analogi apropiați la oameni, iar componentele majore ale celulelor sunt comune în ramura vertebratelor. arborele vieții.
Zebrahub: O nouă viziune asupra biologiei dezvoltării – YouTube 
„În aceste etape incipiente ale vieții, toți embrionii sunt foarte asemănători”, a spus Loïc Royerunul dintre dezvoltatorii Zebrahub, lider al grupului de arhitectură organică și director al imagistică AI la Chan Zuckerberg Biohub San Francisco. „Formele, genele, mașinile moleculare care sunt responsabile pentru realizarea acelei lucrări de construire a unui organism – totul este foarte asemănător”.
Înrudit: Dezvoltarea timpurie este în mod inerent „haotică”, arată noul atlas al embrionilor de mamifere
Royer este autorul principal al unei noi lucrări care descrie Zebrahub, publicată joi (24 octombrie) în jurnal. Celulă. El a spus că este dificil de prezis ce fel de descoperiri ar putea permite noul instrument, dar studierea embrionilor altor forme de viață ar putea aborda întrebări despre modul în care defecte congenitale și alte tulburări congenitale apar la oameni. În plus, noul atlas poate conține indicii despre motivul pentru care animale precum peștele zebra își pot regenera părțile corpului în urma unei răni, dar nu putem, a sugerat el. Și ar putea dezvălui diferențe cheie între țesuturile tinere și cele îmbătrânite, ceea ce ar putea ajuta la explicarea de ce îmbătrânim.
În esență, Zebrahub se concentrează pe o întrebare centrală. „Este în esență întrebarea cum suntem construiți”, a spus Royer pentru Live Science. „Dacă nu știm cum suntem construiți, cum sperăm să ne „reparăm” singuri?”
Zebrahub are acces gratuit și oferă instrumente pentru a ajuta biologii să vadă și să utilizeze tezaurul de date. Pentru a colecta datele în primul rând, totuși, Royer și colegii au trebuit dezvolta noi metode a studiului embrionilor de pește-zebră.
Din punct de vedere istoric, studiile s-au concentrat fie asupra locului în care celulele sunt situate într-un embrion în curs de dezvoltare, fie asupra genelor care sunt active la un moment dat. Pentru a urmări locațiile celulelor, oamenii de știință fac multe instantanee ale embrionilor la microscop. Dezvoltatorii lui Zebrahub a creat un nou microscop care mătură o foaie subțire de lumină pe întregul embrion, generând imagini pe măsură ce trece. Această tehnică evită expunerea embrionilor la lasere dure care le-ar putea dăuna.
Echipa și-a folosit microscopul pentru a captura intervale de timp ale embrionilor din momentul fertilizării până la aproximativ 24 de ore de creștere. (Peștele zebra eclozează la aproximativ trei până la patru zile după fertilizare, așa că până în ziua 1, organele încep deja să se formeze.) Apoi, cercetătorii au analizat aceste intervale de timp folosind un nou software conceput pentru a urmări mișcările fiecărei celule individuale în spațiul 3D.
Din punct de vedere istoric, pentru a urmări ce gene din embrion sunt activate, cercetătorii au trebuit să „topească” embrionii, transformându-i într-o „supă” care poate fi apoi analizată de o mașină, a explicat Royer. Problema este că ai nevoie de 30 până la 60 de embrioni, pentru că transformarea lor în supă dăunează inevitabil la o parte din materialul lor genetic, limitând ceea ce mai rămâne de analizat.
Înrudit: „Primele modele complete” ale unui embrion uman realizate în laborator
Dezvoltatorii Zebrahub au găsit modalități de a manipula embrionii foarte ușor, păstrându-i suficient de bine pentru a analiza doar un embrion la un moment dat. Ei s-au uitat la peste 120.400 de celule din 40 de embrioni și larve de pește zebră care aveau vârsta de la 10 ore la 10 zile. Au secvențiat toate celulele ARN — o moleculă care permite celulelor să producă proteine din modelele ADN-ului. Identitatea unei celule date poate fi apoi discernată din activitatea sa genică.
La acest nivel de rezoluție, oamenii de știință au observat tipuri de celule care tind să fie ratate prin alte metode, a spus Royer. De exemplu, au identificat celule stem speciale – numite progenitori neuro-mezodermici – și au arătat că s-au transformat atât în celule nervoase, cât și în celule musculare în timp. S-a crezut că celulele au dat naștere doar la nervi.
În prezent, datele din Zebrahub se bazează pe două seturi de embrioni: unul pentru timelapse-uri și unul pentru ARN. Cu toate acestea, aceste seturi de date pot fi comparate pentru a oferi oamenilor de știință o idee despre cum arată un embrion pe măsură ce anumite gene sunt pornite. Privind cu nerăbdare, Royer și colegii lucrează la colectarea acelorași tipuri de informații dintr-un singur set de embrioni, pentru a se căsători mai bine cu datele.
Între timp, alte grupuri de oameni de știință folosesc deja Zebrahub ca punct de plecare pentru a studia condițiile umane. De exemplu, un grup a combinat Zebrahub cu propriile date celulare pentru a investiga ce proteine ar putea conduce se formează cataractă în ochi. Ei au putut vedea când diferite gene se pornesc și se opresc pe măsură ce cristalinul ochiului se dezvoltă pentru prima dată.
„Studim peștii pentru că nu putem studia embrionii umani, din motive evidente”, a spus Royer. „Ceea ce învățăm de la embrioni, învățăm despre noi înșine – așa că studiez peștii pentru că vreau să mă studiez pe mine.”
Te-ai întrebat vreodată de ce unii oameni își construiesc mușchi mai ușor decât alții sau de ce ies pistruii la soare? Trimite-ne întrebările tale despre cum funcționează corpul uman community@livescience.com cu subiectul „Health Desk Q” și este posibil să vedeți răspunsul la întrebarea dvs. pe site!