Представьте себе устройство, которое могло бы быстро анализировать микробы в океанах и других водных средах, выявляя здоровье этих организмов - слишком крошечных, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом - и их реакцию на угрозы их экосистемам.
Исследователи из Рутгерса создали именно такой инструмент, портативное устройство, которое можно использовать для оценки микробов, выявления устойчивых к антибиотикам бактерий и анализа водорослей, обитающих в коралловых рифах. Их работа опубликована в журнале Scientific Reports.
Инструмент, первоначально разработанный для оценки водорослей, может определить в полевых условиях или в лаборатории, как микробы и клетки реагируют на экологические стрессы, такие как загрязнение и изменения температуры или солености воды.
«Это очень важно для биологии окружающей среды, учитывая влияние изменения климата и других факторов стресса на здоровье микроорганизмов, таких как водоросли, которые образуют вредные цветения в экосистеме», - сказал старший автор Мехди Джаванмард, научный сотрудник профессор кафедры электротехники и вычислительной техники Инженерной школы Университета Рутгерса в Нью-Брансуике.
«Наша цель состояла в том, чтобы разработать новый способ оценки здоровья клеток, который не полагался бы на использование дорогих и сложных геномных инструментов», - сказал соавтор Дебашиш Бхаттачарья, выдающийся профессор кафедры биохимии и микробиологии в Школа экологических и биологических наук. «Возможность оценить и понять состояние клеток без отправки образцов обратно в лабораторию может позволить идентифицировать экосистемы, находящиеся под угрозой, на основе «индекса стресса» для их обитателей."
Исследование было сосредоточено на хорошо изученной зеленой микроводоросли пикохлорум. Инструмент может быстро определить, находится ли клетка в состоянии стресса, устойчива или не подвержена влиянию условий окружающей среды. Микробы проходят один за другим через микроканал, тоньше диаметра человеческого волоса. Измеряется импеданс, или величина возмущения электрического поля в инструменте, когда клетка проходит через канал. Импеданс варьируется среди клеток в популяции, отражая их размер и физиологическое состояние, оба из которых обеспечивают важные показатели здоровья.
Исследователи показали, что измерения электрического импеданса могут применяться на уровне отдельных клеток и популяций. Ученые планируют использовать этот инструмент для проверки устойчивости к антибиотикам различных бактерий и водорослей, живущих в симбиозе с коралловыми рифами, что поможет им получить более полное представление о здоровье кораллов.