وبلاگ

بیولومینسانس، توانایی موجودات زنده برای تولید نور، قرن هاست که دانشمندان و دوستداران طبیعت را مجذوب خود کرده است. از کرم های شب تاب درخشان گرفته تا موجودات درخشان در اعماق دریا، این پدیده طبیعی همچنان تخیل ما را به خود جلب می کند. موجودات زنده مانند فیتوپلانکتون ها نقش مهمی در اکوسیستم های مختلف ایفا می کنند و درک چرخه زندگی و محیط ایده آل آنها را ضروری می کنند. این مقاله به بررسی روند جذاب استفاده از دوربین DSLR برای اندازه‌گیری بیولومینسانس نسبی و بهینه‌سازی مطالعه ارگانیسم‌های نورافشانی می‌پردازد.

اکثر آزمایشگاه ها از ابزاری به نام لومینومتر برای اندازه گیری بیولومینسانس استفاده می کنند. با این حال، درخشندگی‌سنج‌ای که می‌تواند بیولومینسانس را اندازه‌گیری کند، گران است، و اکثر لومینومترها نمی‌توانند در حالی که ارگانیسم در حرکت است (یعنی القا شده)، نور بیولومینسانس را اندازه‌گیری کنند.

گرفتن جادو در تاریکی:

یکی از چالش های مطالعه بیولومینسانس در ماهیت گریزان آن نهفته است که اغلب در شرایط نور کم یا تاریکی مطلق رخ می دهد. برای غلبه بر این مانع، استفاده از یک دوربین DSLR با قابلیت های استثنایی در نور کم، مانند Sony A7SII، می تواند بسیار ارزشمند باشد. این دوربین که به سنسور فول فریم و عملکرد ISO چشمگیر مجهز شده است، در ثبت جزئیات حتی در محیط های بسیار تاریک عالی است.

برای شروع، باید دوربین DSLR خود را روی یک سه پایه ثابت قرار دهید و تنظیمات دوربین را برای عکاسی بهینه در نور کم تنظیم کنید. دوربین باید روی حالت دستی تنظیم شود تا کنترل کاملی بر تنظیمات نوردهی داشته باشد. با تنظیم ISO خود روی یک مقدار بالا شروع کنید تا حداکثر نور را جذب کنید. همچنین، یک دیافراگم باز (عدد f کم) را انتخاب کنید تا دریافت نور را به حداکثر برسانید و سرعت شاتر خود را روی مدت زمان بیشتری تنظیم کنید تا زمان کافی برای رسیدن نور به سنسور داشته باشد. ما از تنظیم دستی F1.4، 1/250 و ISO بالای 51200 استفاده کردیم. تصویر را به صورت فایل خام (ARW) گرفتیم.

محیط را آماده کنید: برای اطمینان از اندازه‌گیری‌های دقیق، آزمایش را در تاریکی کامل، ترجیحاً در یک محیط کنترل‌شده یا در یک مکان منزوی در خارج از منزل، دور از هرگونه منبع نور مصنوعی انجام دهید.

راه اندازی دوربین: دوربین خود را روی یک سه پایه محکم قرار دهید تا هرگونه تاری احتمالی ناشی از حرکات دست را از بین ببرید. تنظیمات دوربین را برای به حداکثر رساندن حساسیت و در عین حال حفظ کیفیت تصویر تنظیم کنید. از دیافراگم باز، ایزو کمتر و زمان های نوردهی طولانی تر برای گرفتن نور بیشتر و افزایش دید بیولومینسانس استفاده کنید.

تجزیه و تحلیل بیولومینسانس با Adobe Photoshop:

پس از ثبت تصاویر موجودات زنده در تاریکی کامل، مرحله بعدی آنالیز روشنایی نسبی این تصاویر است. Adobe Photoshop مجموعه ای قوی از ابزارها، از جمله ویژگی هیستوگرام را فراهم می کند که امکان تجزیه و تحلیل و مقایسه دقیق را فراهم می کند.

1. وارد کردن و باز کردن تصاویر: تصاویر گرفته شده را به رایانه خود منتقل کرده و در Adobe Photoshop باز کنید.
2. ارزیابی هیستوگرام: ویژگی هیستوگرام فتوشاپ نمایشی گرافیکی از مقادیر درخشندگی در یک تصویر را ارائه می دهد. برای دسترسی به آن، به Window > Histogram بروید. هیستوگرام توزیع درخشندگی پیکسل را از سایه (سیاه) تا برجسته (سفید) نشان می دهد.
3. مقایسه هیستوگرام ها: مقادیر هیستوگرام تیمارها و شرایط مختلف را برای تعیین روشنایی نسبی مقایسه کنید. پیک بالاتر در هیستوگرام نشان دهنده شدت بیولومینسانس بیشتر در تصویر مربوطه است.
4. تجزیه و تحلیل اضافی: فتوشاپ ابزارهای اضافی مانند ابزار قطره چکان و پانل اطلاعات را ارائه می دهد که امکان اندازه گیری کمی مقادیر درخشندگی پیکسل را فراهم می کند. این ابزارها می توانند به دستیابی به مقایسه های دقیق تر و شناسایی تفاوت های ظریف در شدت بیولومینسانس کمک کنند.

نمونه آزمایشی با داده های هیستوگرام:

در اینجا بخش کوچکی از آزمایشی است که ما با همکاری دانشگاه وراکروز، مکزیک (Universidad Veracruzana) انجام دادیم. ما از روش توصیف شده برای تعیین فعال شدن بیولومنسانس PyroDinos در طول زمان در تنظیمات RPM مختلف در یک صفحه همزن استفاده کردیم. سه تصویر زیر فعال سازی 200 میلی لیتر PyroDinos را در 10 ثانیه، 60 ثانیه و 120 ثانیه در 300 دور در دقیقه نشان می دهد.

10 ثانیه @ 300 RPM



60 ثانیه @ 300 RPM



120 ثانیه @ 300 RPM




این آزمایش با همکاری دوست و همکار ما، آمریکا آلخاندرا میراندا کوریل، زیست شناس دانشگاه وراکروز، مکزیک انجام شد.

آشکار کردن بینش از طریق مقایسه:

با مقایسه چندین تصویر بیولومینسانس با استفاده از ویژگی هیستوگرام در فتوشاپ، محققان و علاقه مندان می توانند بینش ارزشمندی در مورد فاکتورهای فعال سازی که نمایشگرهای نورتابی زیستی را بهینه می کنند به دست آورند. این رویکرد تحلیلی امکان شناسایی متغیرهای کلیدی موثر بر شدت و مدت زمان بیولومینسانس در موجودات مختلف را فراهم می کند.

دانشمندان می توانند از این روش برای مطالعه اثرات شرایط محیطی مانند دما، pH و در دسترس بودن مواد مغذی بر روی بیولومینسانس استفاده کنند. علاوه بر این، این تکنیک می‌تواند به ارزیابی بهترین شرایط برای فعال‌سازی بیولومینسانس کمک کند.

**فلاسک های GrowPro در این آزمایش استفاده شدند.

https://www.youtube.com/watch?v=CktloOYVuBY