由于微型真核生物在海洋生態(tài)系統(tǒng)和全球生態(tài)過程中扮演著重要角色，探索海洋中的微型真核生物具有極其重要的意義。這些微生物在營(yíng)養(yǎng)循環(huán)和能量流動(dòng)中起著至關(guān)重要的作用，是海洋食物鏈的基本組成部分。[1]深入研究它們的多樣性、分布及功能，包括線粒體形態(tài)和內(nèi)膜細(xì)胞器等方面，可以為海洋生物學(xué)、生態(tài)學(xué)和環(huán)境科學(xué)的研究帶來重大突破。
在最近的一項(xiàng)研究中，[2]來自捷克科學(xué)院和南波希米亞大學(xué)（捷克共和國(guó)）的研究人員對(duì)雙鞭毛微型真核生物 Lacrimia vacuolate進(jìn)行了研究。通過結(jié)合熒光顯微鏡和電子顯微鏡技術(shù)與圖像處理軟件，他們揭示了這一新發(fā)現(xiàn)的雙鞭毛生物的三維全細(xì)胞模型。值得注意的是，研究發(fā)現(xiàn)中包含了識(shí)別出一種新的細(xì)胞器，稱為COLV（Center for Organization of Layered Vesicles，分層囊泡組織中心），以及由各種囊泡和液泡組成的復(fù)雜內(nèi)膜系統(tǒng)。
細(xì)胞器、液泡和囊泡的三維結(jié)構(gòu)。來自陣列斷層掃描數(shù)據(jù)集的2微米厚切片的3D重建顯示了不同的細(xì)胞器、液泡和囊泡。包括細(xì)胞核（Nu）、線粒體（Mt）、脂滴（Li）、后液泡（PV）、胞咽（Ph）、COLV細(xì)胞器（Or）和較小的液泡（Va）。圖片來源：doi: 10.1128/mbio.01921-23
從不同方位觀察細(xì)胞使研究人員揭示了一個(gè)與胞咽結(jié)構(gòu)相連的單一未分支的線粒體。
線粒體的形狀和詳細(xì)結(jié)構(gòu)。A) 從SBF-SEM數(shù)據(jù)重建的五個(gè)細(xì)胞的表面渲染圖，每個(gè)細(xì)胞顯示一個(gè)單一的互連線粒體（橙色）。B) 線粒體與胞咽（Ph）之間的連接點(diǎn)。圖片來源：doi: 10.1128/mbio.01921-23
盡管線粒體覆蓋了較大的區(qū)域，但它經(jīng)常變細(xì)成薄片段，這些緊密排列的膜缺乏可見的嵴或基質(zhì)。這些細(xì)長(zhǎng)部分連接到較厚的區(qū)域，這些區(qū)域具有密集的基質(zhì)、顯著的DNA聚集體和嵴結(jié)構(gòu)。嵴顯示出各種形狀，例如長(zhǎng)的平行層、短的直層或彎曲層，以及塊狀形式。
Thermo Scientific™ Amira™ 軟件作為全面的的可視化和分析工具在這項(xiàng)研究中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。具體來說，它支持對(duì)復(fù)雜數(shù)據(jù)集的詳細(xì)分析和解讀。Amira 軟件使得研究人員可以構(gòu)建復(fù)雜的3D重建、進(jìn)行定量分析，并深入了解微型真核生物的結(jié)構(gòu)和功能，包括它們的線粒體形態(tài)和內(nèi)膜細(xì)胞器。該軟件能處理大量數(shù)據(jù)集并生成精確3D重建，這些功能顯著推進(jìn)了研究進(jìn)程，使得研究結(jié)果更加準(zhǔn)確和全面。
這項(xiàng)研究加深了對(duì)微型真核生物雙鞭毛結(jié)構(gòu)及其生態(tài)功能的了解。該研究成果有助于更廣泛地認(rèn)識(shí)海洋生態(tài)系統(tǒng)，可能會(huì)在海洋生物學(xué)和環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域帶來新的發(fā)現(xiàn)。此外，這也強(qiáng)調(diào)了像 Amira 軟件這樣先進(jìn)且靈活的圖像處理軟件在開展創(chuàng)新科學(xué)研究中的重要性。
1.Worden, AZ, et al. Rethinking the marine carbon cycle: Factoring in the multifarious lifestyles of microbes. Science 347:6223 (2015). doi: 10.1126/science.1257594
2.Tashyreva, D, et al. Ultrastructure and 3D reconstruction of a diplonemid protist (Diplonemea) and its novel membranous organelle. mBio 14: e01921-23 (2023). doi: 10.1128/mbio.01921-23
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