ابتكر باحثون من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا آلية جديدة لإنشاء صور ثلاثية الأبعاد لمجموعات معقدة من البكتيريا، مما يمثل تقدما كبيرا في مجال التصوير الميكروبي، معتمدين بذلك على دمج تقنيتين للتصوير وهما المجهر الفلوري والتصوير الطوري الكمّي.
يسمح المجهر الفلوري بتصوير خصائص المواد العضوية والميكروبات بجعلها تشع ضوءا فسفوريا، بينما يعد التصوير الطوري الكمي تقنية تصوير متقدمة تُستخدم لقياس وتحليل التغيرات الدقيقة في الطور البصري للضوء عند مروره عبر عينة شفافة أو شبه شفافة.
ومن خلال دمج هاتين الطريقتين، تمكن الباحثون من الحصول على أداة قوية تعزز من فهم البنية المعقدة والديناميكيات التي تتفاعل فيها الميكروبات.
وفي العادة، عند رغبة الباحثين وعلماء الأحياء بدراسة أي مجموعة من البكتيريا، فإنهم يعدلونها وراثيا لجعلها تتوهج بخاصية “الاستشعاع” تحت ظروف مخبرية معينة، حيث يكون توهجها الاصطناعي مرئيا باستخدام المجهر، إلا أن هذا الأمر لا يمكن تحقيقه في جميع الأنواع الميكروبية بهذه الطريقة وحدها.
البكتيريا القابعة أسفل النبات
وتركز الدراسة التي نشرها الفريق في دورية “بي إن آي إس” بشكل خاص على ما يُعرف بالغلاف الجذوري “الريزوسفير”، وهي منطقة حيوية من التربة تحيط بجذور النباتات وتزخر بالكائنات الحية الدقيقة المهمة، كما يمثل الغلاف الجذوري دورا حاسما في الحفاظ على صحة النباتات من خلال تسهيل عمليات امتصاص العناصر الغذائية الأساسية مثل الفوسفور، والذي غالبا ما يكون مرتبطا بوجود بكتيريا مفيدة.
وتمثل هذه المنطقة صعوبة بالغة بالنسبة للباحثين نظرا لموقعها الموجود أسفل الأرض، ولحساسية الظروف المحيطة بها، فلا يمكن تصويرها أو دراسة تفاعلاتها بسهولة.
وتصف الورقة البحثية تطوير وتطبيق تقنية التصوير المستحدثة، التي ستتيح الفرصة لتصوير مجموعات ميكروبية عديدة بسرعة عالية ودون إلحاق أيّ أضرار بها، وذلك في أبعاد ثلاثية.
وجاء في بيان صحفي للمؤلف المشارك تشانج هوي يانغ أن “هذا المشروع يمثل بداية عهد جديد على مستوى الجامعة لتطوير تقنيات متقدمة لدراسة التربة والنظم البيئية المعقدة”. وأضاف أن المزج بين علم الأحياء وتقنيات التصوير المتقدمة، يظهر كيف يمكن للتعاون القائم على روح الفضول أن يؤدي إلى تحقيق اكتشافات علمية مهمة.
ووفقا للبيان، فإن هذه التقنية ما زالت في مراحلها الأولى، في مرحلة “إثبات المفهوم”، ويطمح الباحثون إلى تسخير التقنية لتغيير فهم البشرية عن العوالم الميكروبية الخفية التي تتوجد في كلّ مكان، لا سيما في القطاع الزراعي، حيث من الممكن تحسين التربة وتطوير آليات مختلفة من الزراعة المستدامة.