Исследователи из Кембриджского университета открыли новый путь к пониманию фундаментальных проблем биологии, который в дальнейшей разработке методов лечения тяжелых заболеваний. Об этом сообщает Phys.org.
Рабочая среда vLUME. Фото: Alexandre Kitching
Специалисты разработали специальное программное обеспечение vLUME совместно с компанией по разработке ПО для анализа трехмерных изображений Lume VR Ltd. Новый софт позволяет визуализировать и анализировать данные микроскопии сверхвысокого разрешения в виртуальной реальности и может использоваться для изучения всего, от отдельных белков до целых клеток.
Флюоресцентная микроскопия высокого разрешения дает возможность получить изображения в наномасштабе, используя хитрые физические уловки, чтобы обойти ограничения дифракции света. Таким образом ученые смогли непосредственно наблюдать за происходящими на молекулярном уровне процессами. В 2014 году это открытие удостоилось Нобелевской премии по химии. Правда, оставалась проблема с визуализацией и анализом этой информации в трех измерениях.
«Биология происходит в трех измерениях, до этого момента было сложно работать с данными на плоском экране компьютера на интуитивном уровне, — отметил доктор Стивен Ф. Ли, руководитель исследования. — Только когда мы начали видеть наши данные в виртуальной реальности, все встало на свои места».
По словам CEO Lume Александра Китичнга, их инструмент позволяет ученым взаимодействовать с трехмерными биологическими данными в реальном времени внутри виртуальной среды. С его специалисты могут быстрее ставить задачи и находить ответы.
vLUME может работать с несколькими наборами данных, состоящими из миллионов позиций. Программа включает алгоритмы кластеризации, которые ищет похожие паттерны в сложных данных.
«Данные, полученные с микроскопии сверхвысокого разрешения, чрезвычайно сложны, — пояснил Китчинг. — Для ученых анализ может занять очень много времени. Благодаря vLUME нам удалось значительно сократить время ожидания, что позволило проводить более быструю обработку».
По словам доктора Ли и быстро сегментировать и просмотреть собранные данные, исключить определенные гипотезы и предложить новые. Все, что требуется биологам для работы — очки виртуальной реальности.
Сумчатые млекопитающие распространены в Австралии и прилежащих островах, отдельные их виды живут в Центральной и Южной Америке. А опоссум обыкновенный хорошо знаком жителям США. Детеныши у сумчатых рождаются очень маленькими, бес и продолжают свое развитие в особом органе, расположенном на теле матери, — сумке. У кенгуру размером до 2 м рождается детеныш длиной всего 3 см.Рис. 51.2. Самка кенгуру с малышомНоворожденный кенгуренок переползает в сумку матери сам. Всумке находятся молочные железы с сосками. Малыш обычно висит на соске, не выпуская его изо рта около трех месяцев. Он такой слабенький, что не может даже сосать. Сокращая специальные мышцы, самка впрыскивает молоко ему в рот. Со временем детеныш начинает вылезать из сумки и питаться той же пищей, что и взрослые животные. Но до девяти месяцев он время от времени забирается в сумку матери и подкармливается молоком, хотя на другом соске может уже висеть его младший брат или сестра. Состав молока кенгуру зависит от возраста малыша. Кенгуру даже может одновременно вырабатывать два разных типа молока: один для новорожденного кенгуру, другой — для старших детенышей, все еще живущих в сумке. Сумку кенгурята используют и как убежище в случае опасности (рис. 51.2).Кенгуру передвигаются, прыгая на задних ногах в длину на 6-8 м, а вверх — на 2 м (рис. 51.3). Они могут развивать скорость 50 км/час. На могучий хвост кенгуру опираются, когда сидят на земле или медленно передвигаются во время добывания пищи. Кенгуру — растительноядные животные, они играют в экосистемах Австралии ту же роль, что копытные в степях других районов Земли.Рис. 51.3. Прыжок кенгуруКроме кенгуру, к растительноядным сумчатым относятся сумчатые белки, кускусы, коалы (рис. 51.4). Размеры коалы небольшие: длина тела 60-82 см, вес — 5-6 кг. Шерсть у него густая и мягкая, серого или рыжеватого цвета. Коалы прекрасно при к лазанию по деревьям, их сильные и острые когти легко выдерживают вес животного. Обычно они молчаливы и подают голос только в период размножения или в случае опасности. Призывный крик самца, мягко говоря, немелодичен: его сравнивают со скрипом дверей на ржавых петлях и ворчаньем свиньи. Перепуганный или раненый коала кричит как плачущий ребенок.Рис. 51.4. Коала (а), сумчатая белка (б), кускус (в)Коалы населяют эвкалиптовые леса. Почти всю жизнь они проводят в кронах этих деревьев. Днем, устроившись на ветке, коала спит по двадцать часов, а ночью лазит по деревьям, питаясь листьями. Даже если коала не спит, он обычно часами сидит неподвижно, обхватив ветку или ствол дерева передними лапами. На землю он спускается лишь для того, чтобы перейти на другое дерево. В случае опасности эти флегматичные звери стремительно убегают и быстро залазят на ближайшее дерево. Материал с сайта http://worldofschool.ruРис. 51.5. Тасманийский волкНамбат, или сумчатый муравьед, питается муравьями и термитами и живет в редколесье на юге Австралии. Тасманийский волк, или дьявол (рис. 51.5), полностью отвечает своему названию. У него черная окраска, оттопыренные уши, огромная пасть с острыми зубами. Дьявол извещает о себе зловещими криками по ночам. Схватив жертву, он может мгновенно прокусить ей позвоночник или череп. Судьба тасманийского волка печальна: его практически уничтожили в XX веке. Известны и сумчатые мыши, и сумчатые крысы, и сумчатые куницы — все они только внешне похожие на своих несумчатых родственников. Сегодня сумчатые нуждаются в охране — десятки их видов занесены в Международную Красную книгу.
Химия вышла в трехмерное пространство.
Исследователи из Кембриджского университета открыли новый путь к пониманию фундаментальных проблем биологии, который в дальнейшей разработке методов лечения тяжелых заболеваний. Об этом сообщает Phys.org.
Рабочая среда vLUME. Фото: Alexandre Kitching
Специалисты разработали специальное программное обеспечение vLUME совместно с компанией по разработке ПО для анализа трехмерных изображений Lume VR Ltd. Новый софт позволяет визуализировать и анализировать данные микроскопии сверхвысокого разрешения в виртуальной реальности и может использоваться для изучения всего, от отдельных белков до целых клеток.
Флюоресцентная микроскопия высокого разрешения дает возможность получить изображения в наномасштабе, используя хитрые физические уловки, чтобы обойти ограничения дифракции света. Таким образом ученые смогли непосредственно наблюдать за происходящими на молекулярном уровне процессами. В 2014 году это открытие удостоилось Нобелевской премии по химии. Правда, оставалась проблема с визуализацией и анализом этой информации в трех измерениях.
«Биология происходит в трех измерениях, до этого момента было сложно работать с данными на плоском экране компьютера на интуитивном уровне, — отметил доктор Стивен Ф. Ли, руководитель исследования. — Только когда мы начали видеть наши данные в виртуальной реальности, все встало на свои места».
По словам CEO Lume Александра Китичнга, их инструмент позволяет ученым взаимодействовать с трехмерными биологическими данными в реальном времени внутри виртуальной среды. С его специалисты могут быстрее ставить задачи и находить ответы.
vLUME может работать с несколькими наборами данных, состоящими из миллионов позиций. Программа включает алгоритмы кластеризации, которые ищет похожие паттерны в сложных данных.
«Данные, полученные с микроскопии сверхвысокого разрешения, чрезвычайно сложны, — пояснил Китчинг. — Для ученых анализ может занять очень много времени. Благодаря vLUME нам удалось значительно сократить время ожидания, что позволило проводить более быструю обработку».
По словам доктора Ли и быстро сегментировать и просмотреть собранные данные, исключить определенные гипотезы и предложить новые. Все, что требуется биологам для работы — очки виртуальной реальности.
Объяснение: