Біологія – це вивчення живих організмів, і часом вона може бути дещо спрощеною. Легко пропустити важливі зв'язки, залежно від того, як ви дивитеся на організм. Мікроскопи показують нам деталі тіла, а рентгенівські знімки допомагають зрозуміти внутрішні системи.

Але до цього часу було важко побачити, як живі клітини спілкуються між собою в різних системах, які традиційно вивчалися окремо, хоча наші тіла працюють як єдине ціле.

Тепер вчені з'ясували, як спостерігати за комунікацією клітин з різних частин тіла. Їхнє дослідження було представлено в журналі Nature.

Нові техніки виявляють раніше невидиму комунікацію між живими системами в тілі рибки-зебри. І так, те світле утворення між її очима – це епіфіз.

Ця робота з'єднує дві основні шкали біології – клітину та організм, що дозволяє заповнити прогалину в спостереженнях, говорить комп'ютерний нейробіолог Вірджинія Руеттен, яка розробила цю техніку разом з командою з Інституту Говарда Х'юза в США.

Нова техніка зображення – WHOLISTIC (WHole-Organism Live-Imaging System for recording Tissue and IntraCellular activity) – захоплює активність клітин по всьому тілу, секунду за секундою.

Досі Руеттен і команда використовували цю техніку для зображення сигналізації в прозорих тваринах: спочатку у личинок рибки-зебри, а потім у ще одного виду прісноводної риби, Danionella cerebrum, яка залишається прозорою до дорослого віку.

Обидві ці риби є важливими модельними організмами в наукових дослідженнях. Можливість бачити, як клітини в їхніх тілах спілкуються між різними органними системами, може допомогти вченим зрозуміти, як подібні системи в наших власних тілах можуть працювати.

Кальцій – це майже універсальний сигнал, який клітини використовують для спілкування одна з одною. Він бере участь у всіх видах біологічних процесів. Він допомагає м'язам скорочуватися і синапсам активуватися; він критично важливий на початку життя, коли статеві клітини запліднюються, і в кінці, коли клітини програмуються на смерть.

Техніка WHOLISTIC використовує генетичну інженерію, щоб майже кожна клітина в тілі виражала флуоресцентні сенсори кальцію. Ці сенсори буквально світяться, коли рівень кальцію в клітинах змінюється.

Один флуоресцентний канал дозволяє ідентифікувати органи та тканини за допомогою різних візуальних текстур. Області з жовтим 'світлом' показують сильнішу флуоресценцію від сенсора кальцію.

Цей підхід до зображення всього організму вже призвів до деяких несподіваних відкриттів. Наприклад, вчені побачили, як сенсори кальцію в хондроцитах (основних клітинах, які формують хрящ) спалахують у відповідь на холод.

Вони також були здивовані, побачивши, що захисні тканини мозку (менінгі) – не лише його нейрони – реагують на кетамін.

Команда сподівається, що вчені з усього світу зможуть використовувати цей метод у своїх дослідженнях, пропонуючи безпрецедентний погляд на тіло в цілому.

Дослідження опубліковане в Nature.