Stanford University
Water waves

新的方法来研究海洋生物

从创新的旋转显微镜的见解可以提供一个新的窗口,进入微观生活在海洋中的秘密,他们在关键的行星过程,如固碳效果。

通过抢约旦,斯坦福伍兹环境研究所
时钟-申博体育_申博开户2020年8月17日

像世界之间传递的精神,百亿无形众生的上升,以满足星光,然后陷入黑暗在日出。海洋的深度和表面之间浮游生物的日常旅程把握关键,以了解关键行星的过程,但在很大程度上是个谜保持到现在。新的申博体育开户开发的旋转镜,在概述 研究 公布译者: 17 自然方法,提供了第一次的方式来跟踪和他们自己的日常垂直迁移进行测量,这些神秘的微生物的行为和分子过程。

“这是在海洋中学习生活的一种全新的方式,说:”研究的第一作者迪帕克·克里希纳穆尔蒂,机械工程博士研究生在申博体育开户。

创新可以提供一个新的窗口,为海洋生物和生态系统的秘密生活,说研究的高级作者 马努·普拉卡什在申博体育开户生物工程学副教授。 “它打开科学的可能性,我们只有梦想,直到现在。”

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海洋奥秘

在地球上,碳的有机化合物转化的所有半发生在海洋中,用做浮游生物大部分工作。微小的生物在这个过程中丰厚的作用,被称为碳固定和其他重要的行星周期已经很难在海洋研究的垂直分层景观,涉及庞大的深度和时间尺度。

常规方法采样浮游生物都集中在人口众多的微生物,并已典型地缺乏测量在生态秤行为和个人浮游生物的过程的分辨率。其结果是,我们所知甚少在海洋微型生物和分子过程,比如如何浮游生物意识,规范他们的深度甚至它们如何能够在水柱中尽管没有附属物,援助在流动性继续暂停。

“我可以一个标签附加到鲸鱼,看看它去,但事情变得越来越小,它变得非常难以知道和了解他们的母语行为,”普拉卡什说。 “我们怎样才能更接近微小物体的原始行为,并给它,它值得,因为海洋是如此之大的空间和极为垂直定向的自由?”

要缩小差距,普拉卡什和研究人员 他的实验室 开发出垂直跟踪显微镜根据他们所谓的“流体力学跑步机。”想法涉及一个简单而优雅的见解:一个圆形的几何形状提供了可用于模拟海洋深处的无限水柱环。生物体注入该流体填充圆形腔室移动自由地作为设备轨道他们和旋转,以适应他们的运动。相机馈送浮游生物及其他微小海洋小动物的全分辨率的彩色图像到用于闭环反馈控制的计算机。该设备还可以重新在海洋深处的特性,如光强,创造出了研究人员称之为“虚拟现实环境”为单个细胞。

该小组已部署在蒙特雷申博体育开户霍普金斯海洋研究站实地测试仪器,在波多黎各,也对研究船在夏威夷海岸。创新显微镜已经发现多种微生物的行为以前未知的科学。例如,它在微小的细节暴露了如何从加州海岸的海洋生物,如蝙蝠明星,海参和太平沙美元利用各种方法通过海上移动,从一个稳定的悬停在纤毛摆动频繁变动的幼虫和游泳运动或闪烁。这可以让科学家更好地了解在开放的海洋,这些独特的生物的扩散性。该装置还透露单细胞生物体,例如海洋涡鞭毛藻,这可能允许科学家这些行为,如藻华链接到生态现象的垂直游泳行为。

在波多黎各,克里希纳穆尔蒂和普拉卡什震惊地看到硅藻,与不运动附件的微生物,反复更改自己的密度下降和上升的水 - 一个令人费解的行为仍然是个谜。

“这是因为如果有人告诉你一个石头可以漂浮,然后下沉,然后再漂浮,”克里希纳穆尔蒂说。

使海洋实验室

普拉卡什信贷设备的成功归功于他的实验室的团队,其中包括电气,机械和光学工程师,以及计算机科学家,物理学家,细胞生物学家,生态学家和生物化学的跨学科性质。该团队正努力扩大在显微镜的能力进一步通过虚拟映射一个有机体的经验,因为它潜入海洋,包括环境和化学线索和静水压力深处的物理参数的各个方面。

“真正了解在发挥作用的生物过程在最小长度尺度海洋,我们非常高兴能够既带来了一片海洋到实验室,同时把一小片实验室的海洋”之称普拉卡什。

有关项目,访问更多细节 www.gravitymachine.org。

普拉卡什也处于高级研究员 申博体育开户伍兹环境研究所;的成员 生物-​​X中, Maternal & Child Health Re搜索 Institute 和 乌仔神经科学;在霍华德·休斯医学研究所教职研究员;而在陈扎克伯格biohub的调查。

研究的共同作者包括李鸿泉,在电气工程研究生;弗朗索瓦伯努瓦杜雷伊,皮埃尔cambournac,从高等理工学院的实验室普拉卡什前暑期实习生;阮经天里,一名研究生在生物工程和亚当拉尔森,在生物工程博士后研究员。

这里描述的技术的部分是未决美国专利的一部分。

通过供资生物-X宝和sigf奖学金,国家科学基金会,戈登和贝蒂摩尔基础,HHMI研究员教师计划提供的。

媒体联系人

马努·普拉卡什

生物工程

(617)820-4811; manup@stanford.edu

迪帕克·克里希纳穆尔蒂

机械工业

(650)308-6533; deepak90@stanford.edu

抢乔丹

申博体育开户伍兹环境研究所

(650)721-1881; rjordan@stanford.edu

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