Naučnici su napravili veliki napredak u proučavanju evolucije vrsta i pružili dodatne dokaze da se najsavremenija vizuelna tehnologija može koristiti za praćenje najsitnijih promena u razvoju različitih organizama.
Novo istraživanje koristilo je kombinaciju robotskih video mikroskopa i kompjuterskog vida za merenje svih vidljivih karakteristika embriona tri različite vrste.
Ova merenja su zabeležena kao spektri energije i, kroz ovo, naučnici su mogli da uporede promene između vrsta zajedno sa prethodno dokumentovanim razlikama u vremenu diskretnih razvojnih događaja.
Detaljna analiza ovih takozvanih energetskih proksi osobina (EPT) pružila je istraživačima prve dokaze da su tradicionalno mereni vremenski periodi razvojnih događaja povezani sa daleko širim promenama u punom skupu vidljivih karakteristika embriona.
Takođe su otkrili ogromne promene u vidljivim karakteristikama embriona pre i posle početka svakog razvojnog događaja.
Pišući u Frontiers in Phisiologi, autori studije kažu da primena lekcija iz istraživanja ima potencijal da unapredi način na koji se proučava razvoj i evolucija, omogućavajući veću dubinu u proceni biološkog razvoja i mogućnost kombinovanja podataka u širokom spektru vrsta. . Merenjem vremenskih snimaka embriona – kao što je ovaj puža u razvoju – koji pokazuju niz ključnih razvojnih događaja, istraživači mogu da shvate složene razlike u načinu na koji vrste rastu i razvijaju se. Zasluge: Univerzitet u Plimutu
To je nešto, dodaju oni, što je posebno ključno u vreme kada klimatske i druge promene životne sredine imaju značajan – iu mnogim slučajevima štetan – uticaj na mnoge delove sveta prirode.
Studiju su vodili naučnici sa Istraživačke grupe EmbrioPhenomics Univerziteta u Plimoutu, u Školi bioloških i morskih nauka, a nadovezuje se na svoje 15 i više godina revolucionarno istraživanje načina praćenja razvoja embriona.
Dr Džejmi Mekoj, postdoktorski istraživač i glavni autor studije, rekao je: „Napredak istaknut u ovom radu je od ključnog značaja za rešavanje fundamentalnog pitanja o tome kako se vrste razlikuju u načinu na koji se razvijaju. Merenje razlika u vremenu razvoja je jedan od glavnih načina na koje istraživači istražuju kako promene u razvoju mogu pokrenuti evoluciju.“
„Ali rezultati naše studije sugerišu da je merenje vremena razvojnih događaja samo vrh ledenog brega u smislu načina na koji merimo i analiziramo evolucione promene. Procenjujući EPT u tri različite vrste, videli smo kako nam oni mogu pružiti alternativni pristup razumevanju kako razvoj vodi ka evolucionim promenama“.
EPT metoda koristi timelapse video snimak životinja tokom njihovih najranijih i najdinamičnijih životnih faza.
Svaki video snimak se sastoji od niza pojedinačnih piksela, čija osvetljenost varira od jednog kadra do drugog dok se objekti – kao što su kucanje srca, kontrakcije mišića ili okretanje celog embriona pokreću sitnim dlačicama – kreću.
Istraživači mogu da iskoriste ove fluktuacije u vrednostima piksela i pretvore ih u podatke o frekvenciji, omogućavajući im da prate ogromnu širinu različitih aspekata biologije životinje dok se razvija.
Dobijeni vizuelni prikazi znače da umesto da biraju pojedinačne delove životinje za merenje, naučnici mogu da shvate sve njene osobine — kao što su promene u otkucaju srca ili pokreti — i ispitaju rezultujuće podatke o frekvenciji kako bi uhvatili veću širinu njenog biološkog odgovora.
Dr Oliver Tils, stariji autor studije, bio je pionir u studijama o fenomenu embriona od 2007. godine, a 2020. je dobio stipendiju za buduće lidere u istraživanju i inovacijama u Velikoj Britaniji kako bi unapredio svoj rad.
Dodao je: „Naše trenutno razumevanje biologije ograničeno je tehnologijama koje su dostupne da bismo je posmatrali, i potreban nam je novi pristup tehnologiji za razumevanje najsloženijeg perioda životne istorije organizma. Ova studija ima široke implikacije za unapređenje našeg razumevanja veza između biološkog razvoja i evolucije, i označava značajan korak napred u tome kako bismo mogli da pratimo razvoj životnih oblika širom naše planete.“
EPT metoda koja se koristi u ovoj studiji se zasniva na pionirskom radu započetom pre skoro 20 godina korišćenjem ručnih merenja.
Taj rad su predvodili dr Dženifer Smirvejt i kolege sa Univerziteta u Plimutu i Tehničkog univerziteta u Minhenu, i dokumentovali su brojne heterohronije – promene u vremenu razvojnih događaja između vrsta – u brojnim vrstama slatkovodnih puževa.
EPT-i su primenjeni na tri vrste slatkovodnih puževa iz te studije, i imali su za cilj da razumeju da li su ove evolucione promene u vremenu razvoja povezane sa više visokodimenzionalnih promena fenotipa.
