Avanceret billeddannelse afslører usædvanligt, usynlige mønstre i havfuglefjer

Identifikationen af ​​essentielle kemiske elementer i fjerene af vandrende vandrende havfugle ved hjælp af avancerede røntgenbillede teknikker lover ny indsigt i de underliggende fysiologiske processer bag fjervækst.

I forskning offentliggjort i Naturvidenskabelige rapporter , et team af efterforskere ledet af ANSTO -biologen Nicholas Howell og prof. Richard Banati fremlagde bevis for tidligere usynlige rumlige mønstre i fordelingen af ​​metaller, der ikke ser ud til at være knyttet til fysiske egenskaber i fjerene.

Fordi mønstrene ikke er knyttet til pigmentering, tykkelse eller andre strukturelle egenskaber i fjerene forfatterne foreslår, at en anden uidentificeret mekanisme kan være på arbejde.

"Vores samarbejde har frembragt nogle bemærkelsesværdige skildringer af fjerene, der lader os se ind i komplekse og mønsterdannende, biokemiske processer i celler, "sagde prof Banati.

Billeder i høj opløsning indsamlet ved hjælp af røntgenfluorescensmikroproben og Maia spektroskopiske detektor ved Australian Synchrotron, afsløret uafhængig distribution af zink, kalk, brom, kobber og jern.

I denne undersøgelse, teknikken blev anvendt på hele fjeren, og krævede ingen undersampling eller ekstraktionsprocedurer for nøjagtigt at identificere elementer.

"Ved hjælp af dette kraftfulde instrument og Maia -detektor, David Paterson og Daryl Howard var i stand til at scanne prøver, der var flere centimeter lange i mikron opløsning, "sagde Howell.

Røntgenfluorescensmikroskopi giver dig mulighed for at se hårde biologiske strukturer i deres naturlige tilstand. Detektorsystemet fremskynder scanningen af ​​prøven i realtid og leverer data med en hidtil uset opløsning.

Billederne, som tidligere ikke har opnået følsomhed og opløsning, give et distributionskort over en række kemiske elementer i fjeren.

At forstå udviklingen af ​​fuglefjer er vigtigt for at forstå udviklingen af ​​fugle, dannelse af organer, vævsregenerering og individuelle dyrs sundhedstilstand.

Resultaterne har også en betydelig potentiel anvendelse mere bredt i udviklingsbiologi.

"De samme grundlæggende biokemiske mekanismer, der tillader fjer at udvikle sig hos fugle, er i arbejde hos andre dyr og mennesker, "sagde Howell.

For eksempel, identifikation af en særskilt, gentaget mønster i koncentrationen af ​​zink i alle prøver var af særlig interesse.

Zink er et vigtigt element i fugle for vækst, dannelse af enzymer, udviklingen af ​​skelettet og en række fysiologiske funktioner.

Disse zinkbånd lignede, men var ikke relateret til forskellige vækstbånd.

Den nøjagtige mekanisme, der fører til de almindelige zinkaflejringer, er ukendt, men forskerne bemærkede, at antallet af zinkbånd ser ud til at være det samme som antallet af dage fjeren vokser, f.eks. varigheden af ​​fældningsperioden.

"Vi har ikke helt nøjagtige data om hastigheden af ​​fjervækst hos en trækkende havfugl, som skal observeres under forhold i dyrets naturlige livscyklus, "sagde Howell.

"Ikke desto mindre, så meget regelmæssig, biologiske mønstre rummer vigtig information, fordi ligner træringe, de er et naturligt tidsstempel, der registrerer begivenheder under væksten af ​​disse mønstre. "sagde Howell.

Derfor, mønstrene i fjerene kan være nyttige til at vurdere fuglens helbred og ernæringsstatus retrospektivt, på den måde, træringe angiver tidligere miljøhændelser, såsom tørke og oversvømmelser.

Fjerene stammede fra tre arter af vandrende shearwaters, fugle, der vides at rejse over 60, 000 kilometer om året på deres migration til yngleområder.

Hr. Howell sagde, at intet af arbejdet ville have været muligt uden det omhyggelige feltarbejde fjerntliggende steder.

Enkelt bryst- og vingefjer fra kødfødte, streaked og short-tailed shearwater blev opsamlet på Lord Howe Island, flere japanske øer og Bundeena Beach (NSW) under ledelse af medforfatter Dr. Jennifer Lavers fra Institute of Marine and Antarctic Studies ved University of Tasmania.

"Det er meget svært at forestille sig og måle metaller i biologiske prøver, men det er noget, vi kan gøre med en række forskellige teknikker på ANSTO ved hjælp af røntgenstråler, neutroner og isotoper, "sagde Howell.

Sidste år, en lignende fremgangsmåde blev brugt til at opdage og måle strontium i havernes hvirvler.