“Stel je eens voor dat je alle inwoners van een stad een dag zou volgen vanuit de ruimte, met behulp van een telescoop. Wij hebben ongeveer hetzelfde gedaan door de tienduizenden cellen van een zebravisembryo te volgen door een microscoop”, vertelt bioloog Philip Keller van het Europees Moleculair Biologie Laboratorium (EMBL). 24 uur lang documenteerden de onderzoekers posities, beweging en deling van cellen. Dit leverde uiteindelijk een database met miljoenen waarnemingen op. Resultaat van alle inspanningen: het eerste complete model van de ontwikkeling van een gewerveld dier.

De Digital Scanned Laser Light Sheet Microscope (ofwel DSLM) is het geheime wapen achter het model. Dit apparaat zendt een micrometers dunne laserlichtstraal razendsnel horizontaal en verticaal langs het te scannen object. Op die manier kan de computer een goed 3D-beeld samenstellen van een levend organisme. Bovendien worden er meer dan 400.000 beelden gemaakt van het object onder de microscoop. Daardoor werd het mogelijk om individuele cellen gedurende de ontwikkeling van het zebravisembryo te volgen. Onderstaande animatie laat de werking van de DSLM-microscoop zien.

Muizen, kippen en kikkers

Keller en zijn team verwerkten hun resultaten uiteindelijk tot een digitale representatie van de ontwikkeling van de zebravis. Hun digivis heeft wel wat weg van Google Earth. Niet alleen is alles wat er in de eerste 24 uur van de ontwikkeling gebeurt live te volgen, ook is het mogelijk om in te zoomen op cellulaire en zelfs subcellulaire details. De onderzoekers maken het digitale embryo en de onderliggende databases openbaar voor wetenschappers en het brede publiek. Zij hopen op deze manier het wetenschappelijk onderzoek en onderwijs te stimuleren en te vergemakkelijken.

Door de komst van het 3D-model zijn er in ieder geval mogelijkheden voor vele nieuwe inzichten in de ontwikkeling van gewervelden. Keller: “Zo hebben we al gezien dat een aantal fundamentele celverplaatsingen (die later het hart en andere organen vormen) anders verlopen dan gedacht werd. En de kop-staart as van de zebravis wordt al heel vroeg in de ontwikkeling vastgelegd door signalen die afkomstig zijn van de moedervis.”

De onderzoekers verwachten dat de DSLM-techniek ook geschikt is om bijvoorbeeld digitale versies van de ontwikkeling van muizen, kippen en kikkers te maken. Een vergelijking tussen de digitale embryo’s van verschillende dieren kan in de toekomst leiden tot de identificatie van basale ontwikkelingskenmerken en de evolutie daarvan. Het wachten is dus op het volgende online proefdier.