Algák eddig nem látott 3D-modelljeit alkották meg

Az ELKH Ökológiai Kutatóközpont (ÖK) munkatársai háromdimenziós vizualizáció segítségével alkották meg az algák valósághű térbeli modelljeit, amelyek segítségével hamarosan tankönyvek lapjain, múzeumok kiállításain fogják szemléltetni a vízi mikrovilág lélegzetelállító formai sokféleségét, emellett a kutatók algabiomassza-becslést lehetővé tévő számításait a vízminőség-vizsgálatokban napi szinten is alkalmazni fogják.

Algák eddig nem látott 3D-modelljeit alkották meg az ÖK kutatói Forrás: Pixabay

Mint az Eötvös Loránd Kutatási Hálózat (ELKH) pénteki közleményében olvasható, a vízben úszó fotoszintetizáló algák termelik a légköri oxigén jelentős részét. Túlzott elszaporodásuk azonban ronthatja a vízminőséget, ezért kiemelt jelentősége van annak, hogy a kutatók pontosan meg tudják becsülni az általuk alkotott biomassza mennyiségét.

„A szabad szemmel is látható növények és állatok változatossága meg sem közelíti a mikroszkopikus algák sokféleségét” – magyarázza a közleményben Borics Gábor, az ÖK Duna-kutató Intézet Tisza-kutató Osztályának vezetője, aki évtizedek óta foglalkozik mikroalgák felfedező- és alkalmazott kutatásával.

A légköri oxigén döntő a természetes vizek növényei termelik

A vízben lebegő növényi plankton nagy részét olyan mikroszkopikus méretű algák adják, amelyek ökológiai jelentősége felbecsülhetetlen. A kutatások szerint a légköri oxigén döntő részét nem a szárazföldi ökoszisztémák (erdők, sztyeppék, mezőgazdaságinövény-kultúrák), hanem a természetes vizek növényei, azon belül is főként a fitoplankton lebegő szervezetei termelik. A plankton nagy részét az algák alkotják, amelyek nagyon különböznek egymástól. Ez a különbözőség azért jelent problémát, mert az ökológiai kutatásokban és a vízminőség-vizsgálatokban is alapvető jelentőségű, hogy a kutatók pontosan tudják, melyik fajjal van éppen dolguk, és annak mik a pontos méretei.

Az ELKH kutatásról közölt beszámolója szerint Borics Gábor vezetésével a kutatócsoport teljesen új alapokra helyezte ezeket a számításokat, és közelítő formaegyszerűsítések helyett valósághű térbeli modellek segítségével végzett pontos felszín- és térfogatszámításokat.

„Mivel a mikroszkopikus algák között akkora méretbeli különbség is lehet, mint az egér és az elefánt között, nem sejtszámokkal dolgozunk, hanem az algák össztömegével, vagyis biomasszájával. Emellett különbséget kell tenni a fajok között is, hiszen vannak közöttük veszedelmes kékalgák és teljesen jámbor moszatok is” – fejtette ki Borics Gábor.

Algák eddig nem látott 3D-modelljeit alkották meg az ÖK kutatói
Fotó: Pixabay

„Mostantól úgy láthatjuk az algákat, ahogy korábban soha”

A kutatók korábban az algák tömegét úgy állapították meg, hogy a szabvány előírásait követve, az alakjukat néhány egyszerű formához (gömb, kúp, hasáb) hasonlították. Ez a módszer azonban csak közelítő értéket eredményezett, mivel a hagyományos fénymikroszkópos képeken a kutatók mindig csak a minták egyik rétegét látták, a teljes alga nem tárult a szemük elé, ebből kifolyólag a valós méreteikben nem lehettek biztosak.

A kutatók négy éve tartó munkájuk során térbeli tervezéshez használt szoftverek segítségével rengeteg édesvízi algafajról készítették el azokat a háromdimenziós hálóobjektumokat, amelyeken már egyszerűen lehet térfogatot számolni. Sőt, akár fajokon belül is meg tudják különböztetni az eltérő alakú egyedeket, így a vizsgálatot végző kutatónak csak a mikroszkópban látott alga szélességét és hosszúságát kell betáplálnia a programba. Így sikerült elérnünk, hogy a térfogatbecslés hibája szinte elhanyagolható mértékűre csökkent.

„Ezáltal mostantól úgy láthatjuk az algákat, ahogy korábban soha. A mikroszkóp csekély mélységélessége miatt a szakértők sem látták még őket a maguk teljességében. Olyan ez, mintha az emberből csak az orra helyét látnánk, a többi részlet elmosódott lenne” – magyarázta Borics Gábor.

Jelenleg 2 500 algafaj alakját, valamint felszínét és térfogatát határozták meg. Mivel a módszer immár részleteiben is jól kidolgozott, az algakollekció bővítése innentől a kutató szavaival élve már csak „iparosmunka”.

Ez a munka szép példája annak, ahogy egy kezdetben alapkutatásnak induló projekt végül milyen jelentős gyakorlati problémák megoldásához vezetheti el a szakembereket – hangsúlyozzák a közleményben.

A kutatók eredményeit bemutató tanulmány a Science of The Total Environment című szakfolyóiratban jelent meg a közelmúltban.

A borítókép illusztráció