Uiminen kiitotieltä: mallilajin löytäminen pääjalkaisille

Saatat ajatella, että bobtail-kalmari putoaa helposti sen alle #TeamCute . Mutta tämä 3D-skannattu kuva pääjalkaisesta kuoriutuneesta pojasta saa tavallisesti suloisen bobtail-kalmarin näyttämään hieman demonisemmalta kuin pehmoiselta. Henkilölle, joka skannaa olentoja, kauhu ei ole sana, jota hän käyttäisi.

'Joka kerta kun katson näitä 3D-kuvia, olen niin innoissani', sanoo Jeff Jolly, Okinawan tiede- ja teknologiainstituutin professori Daniel Rokhsarin johtaman Molecular Genetics -yksikön pääjalkaisten laitoksen johtaja. 'Olen kuin, mitä voin katsoa tällä kertaa? Ne ovat vain hienoja pieniä olentoja.'

Laboratorion käyttämät 3D-mallit ja kuvat bobtail-kalmarista ovat osa pyrkimystä löytää mallilaji pääjalkaisille. Mallilaji on erityinen organismi, joka auttaa tutkijoita ymmärtämään suurempia biologisia prosesseja ja niihin liittyvän olentoryhmän kehitystä. Jolly ja tiimi ottavat yksityiskohtaisen kuvan näistä kalmareista saadakseen paremman käsityksen siitä, kuinka niitä kasvatetaan laboratoriossa tutkimusta varten.

Bobtail-kalmari. Luotto: Nick Hobgood Wikimedia Commonsin kautta

'[Käytät] sitä mallina ymmärtääksesi [koko] asian', Jolly sanoo. 'Kun tutkit tätä bobtail-kalmarilinjaa, voit ekstrapoloida siitä oppimaasi muihin pääjalkaisiin. Oletetaan, että löydät jotain todella tärkeää näistä bobtail-kalmareista. Voit kokeilla ja soveltaa sitä ja nähdä, toimiiko se mustekalalla.'

Yli vuosisadan ajan tiettyjä merkkieläimiä on käytetty uudestaan ​​ja uudestaan ​​mallilajina laboratorioissa. Olet luultavasti nähnyt uutisartikkeleita, joissa sanotaan näinuusi syöpähoito onnistui hiirillä. Tai olet ehkä nähnyt samanlaisen otsikongeneettinen tutkimus, jossa sen sijaan käytetään hedelmäkärpäsiä. Nämä ovat lajeja, jotka ovat pieniä, vähän huoltoa vaativia ja lisääntyvät nopeasti.

'Yleensä tieteessä mallilaji on jotain, joka vaatii vähän vaivaa', Jolly sanoo. 'Tieteilijöillä ei yleensä ole aikaa todella välittää asioista. Joten [he] etsivät jatkuvasti eläimiä tai kasveja, joilla on tiettyjä ominaisuuksia, jotka tekevät niistä hyödyllisiä tutkia.'

Kun tiedemiehet asettuvat mallilajiin, he voivat käyttää niitä oppiakseen lisää sukulaislajeista (hiiritutkimukset voivat ohjata ihmiskokeita, hedelmäkärpästen varhaiset kokeet auttavat tutkijoita ymmärtämään, että kromosomit kuljettavat geneettistä tietoa kaikkien eläinten kesken jne.). Pääjalkaisille mallilajin omistaminen on tärkeää, koska nämä meren selkärangattomat ovat niin ainutlaatuisia muista maan olennoista. 'He eivät todellakaan ole muukalaisia, mutta ne ovat lähin asia, jonka voit saada muukalaisia', Jolly sanoo. 'Ne kehittyivät itsenäisesti kuin selkärankaiset. Heillä on kameran kaltaiset silmät. Heillä on kaikenlaisia ​​outoja asioita.'

Mutta tutkijoille, jotka yrittävät tutkia pääjalkaisten biologian ja genetiikan monimutkaista maailmaa, tarina on ollut hieman erilainen. 'Pääjalkaisille ei ole oikeastaan ​​ollut mallilajeja, jos haluaa tutkia niiden ainutlaatuisuutta', Jolly sanoo. Tämä johtuu muutamista syistä, hän selittää.

'Pääjalkaiset ovat melko hankalia pitää', hän sanoo.

He syövät paljon ja suosivat elävää ruokaa. Lisäksi ne voivat kasvaa melko suuriksi ja kasvaa yleensä muutaman metrin kokoisiksi – ei ole ihanteellinen, jos yrität pitää monia niistä laboratorion säiliössä. 'Muste tekee myös vedestä likaisen, ja se on painajainen, jos yrität viljellä niitä', hän sanoo.

Mutta Jolly sanoo, että tutkijat uskovat saavuttaneensa pääjalkaisten mallilajin jättipotin bobtail-kalmareissa. Olento rastittaa kaikki ruudut. Ne eivät ole pidempiä kuin noin kaksi tuumaa. Heidän munakytkimensä, joita ne munivat noin kerran viikossa, voivat sisältää 150–400 munaa. Toistaiseksi tutkijat ovat menestyneet eniten bobtail-kalmarilajien kanssa Euprymna berryi, ja he ovat sekvensoineet sen genomin.

'Näet heidät yösukelluksella. Huomaat heidät ja he nostavat kätensä ylös ja ottavat tämän pienen aggressiivisen asennon”, Jolly sanoo. Luotto: Jeff Jolly

Yhä useammat laboratoriot alkavat käyttää bobtail-kalmaria mallilajina, mutta tutkijat hienosäätävät edelleen, kuinka bobtail-kalmari kasvatetaan. Tässä tulee esiin Jolly, joka auttaa vangitsemaan ja kasvattamaan kalmareita. 'Haluan yrittää selvittää kaikki perusasiat, jotka haluat tietää', hän sanoo. 'Mitä voin odottaa, jos minulla on nämä kaverit laboratoriossani?'

Mutta koska puhumme laboratorioympäristöstä, Jolly ja hänen työtoverinsa Yuko Hasegawa, kuvantamisasiantuntija, vaativat tarkempia yksityiskohtia. Ja sitä varten hän tarvitsee mikro-CT-skannerin katsoakseen sisälle.

Mikro-CT-skanneri ottaa erittäin yksityiskohtaisia ​​3D-skannauksia bobtail-kalmarista, mikä antaa käsityksen siitä, mitä Jolly ja muut tutkijat voivat odottaa kalmarilta missä tahansa iässä. ”Voit seurata yksittäisten elinten kasvua. Voit seurata sen silmien tai näköjärjestelmän tai aivojen kasvua ja kaikkea tätä hullua juttua, kuten sitä, kun se tulee seksuaalisesti kypsäksi', hän sanoo.

Ja toisin kuin yritetään katsoa hankalaa, 2D-kuvaa kalmarista mikroskoopin alla, 3D-mallit mahdollistavat Jollylle myös manipuloinnin joustavuuden. 'Voit pyörittää sitä. Voit zoomata tiettyihin osiin. Voit segmentoida jokaisen käden erikseen tai aivot. Se on vain niin mukavaa.'

Seuraavaksi Jolly haluaisi koota kaikki oppimansa tiedot julkiseksi tietojoukoksi. 'Yritämme kehittää tätä mallijärjestelmää. Joten tavoitteeni tässä on luoda jonkinlainen sovellus, jota ihmiset voivat jatkaa.' Sieltä hän näkee laaja-alaisia ​​sovelluksia kalmareiden anatomian opettamisesta luokkahuoneissa viitteenä toimimiseen tutkijoille, jotka haluavat pitää huolta omistaan.

'Kuvittelen, että ihmiset, joilla on kokemusta hiirten, kärpästen, seeprakalojen ja vastaavien käytöstä, saattavat pitää bobtaileja hyödyllisenä työkaluna joidenkin peruskysymysten tutkimiseen. Pyrimme viime kädessä madaltamaan estettä päästä pääjalkaisten tutkimukseen', hän sanoo.

Tutkijat voisivat myös ottaa tietojoukot ja tehdä uusia biologisia ja geneettisiä löytöjä. Alalla, jota on tutkittu vähän selkärankaisiin verrattuna, tämä tieto voi olla valtava apu siihen.

'Kuinka geenit tekevät pääjalkaisesta pääjalkaisen?' Jolly sanoo. 'Ymmärtää, kuinka ne kehittyivät niin oudoksi – mielestäni se on yksi hienoimmista asioista, joihin voit käyttää bobtail-kalmareita, on ymmärtää, mikä tekee pääjalkaisesta.'

Erityiset kiitokset Shinya Komotolle OIST Imaging Sectionista, joka auttoi keräämään tärkeitä tietoja 3D-kuvia varten.

Liity Science Friday's Sea Of Support -ohjelmaan

Jokaisella 8 dollarin lahjoituksella (jokainen Pääjalkaisten viikon päivä) voit sponsoroida eri kuvitetun pääjalkaisen. Pääjalkainen merkki, etunimesi ja kaupunkisi ovat osa meitä Kannattajien meri !

Lahjoittaa

Lue lisää

• Katso loputpääjalkaisten viikon kattavuudestamme.
• Lue lisää OIST:n molekyyligenetiikan yksiköstä.
• Katso videomiten bobtail-kalmarit käyttävät bioluminesoivia bakteereja pysyäkseen piilossa petoeläimiltä.