لقد طور العلماء تقنية تصوير ثورية تكشف عن الهندسة الداخلية المعقدة للبلانكتون، محطات الطاقة المجهرية للمحيط. باستخدام المجهرية التوسعية للتركيب الدقيق، رسم الباحثون أكثر من 200 نوع بحري لأول مرة، مما يرسم أنماط التطور في هياكل الخلايا الخاصة بهم. هذا العمل، الذي نشأ من تعاون في عصر الجائحة، يطلق أطلسًا عالميًا لتنوع البلانكتون.
البلانكتون، الذي ينتج حصة كبيرة من أكسجين الكوكب ويشكل قاعدة سلسلة الغذاء في المحيط، يشمل عشرات الآلاف من الأنواع المتنوعة، كثير منها لم يُكتشف بعد. البرتيستات، كائنات وحيدة الخلية صغيرة ذات أدوار تطورية هامة، تم دراستها سابقًا بشكل رئيسي من خلال البيانات الوراثية بسبب قيود التصوير على هياكلها الداخلية المعقدة.
بدأ الاختراق أثناء جائحة كوفيد-19 عندما تلقى قائد مجموعة EMBL غوتمام ديي مكالمة زووم من المتعاونة أومايا دودين، التي كانت آنذاك في EPFL. كانت دودين قد عدلت المجهرية التوسعية لاختراق جدران الخلايا الصلبة لـIchthyosporea، بروتيست بحري مرتبط بالحيوانات والفطريات. تم تطويرها أصلاً في MIT، تم تهيئتها إلى المجهرية التوسعية للتركيب الدقيق (U-ExM) بواسطة بول غيشار وفيرجيني هامل في جامعة جنيف، مما يجعل جدران الخلايا نفاذة للملاحظة الواضحة.
دفع هذا النجاح تعاونًا لمدة ثلاث سنوات بين ديي ودودين وغيشار وهامل. مرتبط بالرحلة Traversing European Coastlines (TREC) التي تقودها EMBL، نشرت بحثهم في Cell في 1 نوفمبر 2025 (DOI: 10.1016/j.cell.2025.09.027)، وفحص أكثر من 200 نوع بلانكتون، مع التركيز على اليوكاريوتات.
تم أخذ العينات في روسكوف، محطة Station Biologique de Roscoff في فرنسا، حيث حصل الفريق على أكثر من 200 نوع، وفي بيلباو، إسبانيا. "قضينا ثلاثة أيام وليالٍ فقط في تثبيت تلك العينات. كان هذا كنزًا لا يمكننا التخلي عنه"، قال المؤلف المشترك الأول فيليكس ميكوس، الذي هو الآن بوستدوك في مختبر دودين في جامعة جنيف.
تضمين المجهرية التوسعية العينات في هلام يتوسع حتى 16 مرة مع الحفاظ على الهياكل، متجاوزًا حدود دقة المجهرية الضوئية. "عند دمجها مع طرق المجهرية الضوئية العادية، تسمح المجهرية التوسعية للعلماء بتجاوز الحواجز القياسية للطول الموجي التي تحد من مدى صغر الهيكل الذي يمكن حله باستخدام المجهرية الضوئية"، قال غيشار وهامل.
رسم الدراسة الخلايا الدعامية، بما في ذلك الأنابيب الدقيقة والسينترين، عبر مجموعات اليوكاريوتات. "تمكنا من رسم ميزات تنظيم الأنابيب الدقيقة والسينترين عبر العديد من المجموعات اليوكاريوتية المختلفة"، شرحت المؤلفة المشتركة الأولى هيرال شاه، زميلة بوستدوكتورال EIPOD في EMBL. هذا يمكن التنبؤات التطورية، مثل في الدينوفلاجيلات.
"U-ExM يغير كيفية استكشافنا لتركيب البرتيستات الدقيق"، قال المؤلف المشترك الأول أرماندو روبيو راموس من جامعة جنيف. النتائج تربط بين البيانات الجزيئية والتنظيم الجسدي، مشيرة إلى كيف تطورت تعقيد الخلايا.
مع منحة بقيمة 2 مليون فرنك سويسري من مؤسسة مور وتوماس ريتشاردز من جامعة أكسفورد، يتقدم الفريق في PlanExM. "مغامراتنا مع المجهرية التوسعية في البداية فقط"، قال ديي. "الخطوة التالية هي النظر بشكل انتقائي أعمق في أنواع معينة... مثل فهم كيف تطورت الانقسام المتساوي والمتعدد الخلايا"، أضافت دودين.