V článku jsou popsány různé moderní techniky, které lze využít pro studium biologických objektů v jantaru. Jde především o digitální fotografii v denním a infračerveném světle, skenování ve stolních skenerech, optickou a elektronovou mikroskopii, konfokální mikroskopii, mikroradiografii a rentgenovou mikrotomografii. Kombinace těchto technik může přispět k hlubšímu poznání fosilních inkluzí v jantaru.
Použitá a citovaná literatura:
Brasier M., Cotton L., Yenney I. (2009) First report of amber with spider webs and microbial inclusions from the earliest Cretaceous (c. 140 Ma) of Hastings, Sussex. Journal of the Geological Society 166: 989–997
Compton S. G., Ball A. D., Collinson M. E., Hayes P., Rasnitsyn A. P., Ross A. J. (2010) Ancient fig wasps indicate at least 34 Myr of stasis in their mutualism with fig trees. Biol Lett. 6 (6): 838–842
Dammer J., Holy T., Jakubek J. a kol. (2007) In-vivo real-time X-ray mu-imaging. Nuclear Physics Methods and Aaccelerators in Biology and Medicine 958: 136–138
Dammer J., Weyda F. (2008) Mikroradiografie biologických objektů pixelovými detektory. Živa 6: 286–288
Dammer J., Weyda F., Sopko V., Jakubek J. (2011) The use of contrast agent for imaging biological samples. Journal of Instrumentation 6, C01066, DOI: 10.1088/1748-0221/6/01/C01096
Dammer J., Weyda F., Benes J., Sopko V., Jandejsek I., Pflegerova J. (2013) High resolution radiography of amber with pixel detectors. Journal of Instrumentation, vol. 8, C03024, 1–6
Frallicciardi P., Dammer J., Weyda F., Jakůbek J., Vavřík D., Pospíšil S. (2008) Real-Time X-Ray 2-D and 3-D Micro-Imaging of Living Animals with Medipix2 Single Photon Counting Detector. Conference Proceedings, IEEE NSS/MIC 2008: M10–112
Garwood R., Sutton M. (2010) X-ray micro-tomography of Carboniferous stem-Dictyoptera: new insights into early insects. Biol. Lett. 2010 (6): 699–702
Grimaldi D., Bonwich E., Delannoy M., Doberstein S. (1994) Electron Microscopic Studies of Mummified Tissues in Amber Fossils. Am. Mus. Nov. (Am. Museum of Natural History, New York) 3097: 31 str.
Grimaldi D. A. (1996) Amber – Window to the Past. Am. Museum of Natural History, New York
Howell G. M. E., Farwell D. W., Jorge Villar S. E. (2007) Raman microspectroscopic studies of amber resins with insect inclusions. Spectrochimica Acta Part A 68: 1089–1095
Larsson S. G. (1978) Baltic Amber – A Paleobiological Study, Entomonograph 1, 192 str.
Mierzejewski P. (1976) On application of scanning electron microscope to the study of organic inclusions from the Baltic amber. Rocznik Polskiego Towarzystwa Geologicznego (Ann. Soc. Geol. Pologne), 66 (3): 291–295
Mierzejewski P. (1978) Electron microscopy study on the milky impurities covering arthropod inclusions in the Baltic amer. Prace Muzeum Zemi, 28, Prace Geologicne: 79–84
Neděla V., Weyda F., Černoch P. (2007) Advantages of Study of Amber Fossils with Ionization Detector in Variable Pressure SEM. MICROSCOPY AND MICROANALYSIS. 13(3): 250–251
Poinar G. O., Hess R. (1982) Ultrastructure of 40-million-year-old insect tissue. Science, 215: 1241–1242
Poinar G.O. (1992) Life in amber, Stanford Univ. Press, Stanford
Prokop J. (2003) Jantarová okna do minulosti. Inkluze v jantaru vyprávějí o dávné přírodě Země. Vesmír 82: 683–691 (obrázky do článku poskytli Pekárik J. a Weyda F.)
Rahman I. A., Dašková J. (2013) Jak oživit zkameněliny. Trojrozměrná virtuální paleontologie. Vesmír 92: 92–94
Speranza M., Wierzchos J., Alonso J., Bettucci L., Martín-González A., Ascaso C. (2010) Traditional and new microscopy techniques applied to the study of microscopic fungi included in amber. Publikováno v Microscopy: Science, Technology, Applications and Education A. Méndez-Vilas and J. Díaz (Eds.), 1135–1145
User's manual, Planmed Nuance & Planmed Nuance Excel. http://www.planmed.com
Weitschat W., Wichard W. (1998) Atlas der Pflanzen und Tiere im Baltischen Bernstein. Verlag Dr. Friedrich Pfeil, München, 256 str.
Weyda F., Dammer J. (2012) Combination of modern visualization techniques for imaging of biological samples. In: Giani S., Leroy C., Price L., Rancoita P.-G., Ruchti R. (eds) Astroparticle, Particle, Space Physics and Detectors for Physics Applications, Proceedings of the 13th ICATPP Conference, World Scientific Publishing: 717–723
This paper describes various modern techniques used to study biological objects in amber. Those techniques include digital photography in daylight and in near-infrared light, scanning in desktop scanners, optical and electron microscopy, confocal microscopy, microradiography and X-ray microtomography. A combination of these techniques could contribute to a deeper understanding of fossil inclusions in amber.
-
Skládání fotografického obrazu. Dílčí snímek s malou hloubkou ostrosti (obr. a) a fotografie sestavená ze tří snímků v programu PICOLAY (b). Foto F. Weyda
-
Příklad dobré makrofotografie fosilií uchovaných v jantaru – nacházely se blízko povrchu. Zástupci brachycerních (podřád Brachycera) dvoukřídlých (Diptera) z čeledi hrbilkovití (Phoridae). Foto F. Weyda
-
Obrazový záznam jantaru s nematocerním (podřád Nematocera) dvoukřídlým hmyzem z čeledi smutnicovití (Sciaridae) pořízený skenerem (Canon 8800F) v dopadajícím (nahoře) a procházejícím světle (dole). Rozlišení 1 200 dpi. Foto F. Weyda
-
Extrakce biologických objektů z jantaru. Vlevo apikální část kousku jantaru obnažená pomocí žiletky až k povrchu fosilie (snímek z elektronového rastrovacího mikroskopu, SEM). Po přiblížení těsně k objektu obnažila žiletkou opatrně odlomená vrstva jantaru uvnitř ukrytý hmyz. Na snímku vpravo můžeme vidět křídla, dutinu hrudi a zadečku se zbytky tkání (fotografie z Low Temperature Field Emission Scanning Electron Microscope, LTFESEM). Zástupce brachycerních dvoukřídlých (Diptera). Foto F. Weyda
-
Snímek distálního okraje vnitřní plochy křídla pakomára (Chironomidae) v rastrovacím elektronovém mikroskopu LTFESEM (Jeol JSM-7401F). Z křídla vystupují smyslové senzily. Četné malé prohloubeniny jsou vstupy do dutin mikrotrichií (senzilám podobné pseudoštětinky, ale bez nervových zakončení). Foto F. Weyda
-
Řezy fosiliemi v jantaru pro optickou (LM) a elektronovou mikroskopii (TEM): obr. a – pyramida na povrchu jantaru s končetinou hmyzí fosilie (okrouhlá dutina); b – polotenký řez odkrojený z pyramidy; c – ultratenký řez odkrojený z pyramidy; d – jako typický artefakt na ultratenkých řezech jantarem najdeme „vlnkování“ řezu viditelné při větším zvětšení. Foto F. Weyda
-
Ultrastruktura fosilií hmyzu z jantaru (TEM): obr. a – příklad zachování ultrastruktury kutikuly a epidermis u některých hmyzích fosilií z baltského jantaru; b – příčný řez smyslovou senzilou zástupce brachycerních dvoukřídlých patrně z čeledi hrbilkovití se zachovalým válcem uprostřed senzily (smyslové štětinky, patrně mechanoreceptorické, registrující tlak) a epikutikulou na jejím povrchu; c – podélný řez tracheálním vakem neurčeného brachycerního dvoukřídlého hmyzu; d – řez kutikulou neurčeného zástupce brachycerních dvoukřídlých s částí tkáně pod epidermis – zřetelně jsou vidět buněčné vakuoly a mitochondrie. Foto F. Weyda
-
Křídlo pakomára v konfokálním mikroskopu (CM). Vlevo 3D rekonstrukce z 42 polotenkých (1 μm) nebarvených řezů. Vpravo anaglyf – počítačem vytvořený obraz z jednotlivých barevně separovaných komponent obrazu vlevo, které při prohlížení ve speciálních barevných brýlích vytvářejí 3D efekt. Obr. byly pořízeny v transmisním módu konfokálního mikroskopu vybaveném čtyřmi lasery, systémem AOBS (Acousto-Optical Beam Splitter) a spektrálním detekčním systémem zajišťujícím vysoký stupeň citlivosti a kombinovatelnost až čtyř barev fluorescenčních markerů. Foto H. Sehadová.
-
Příčný řez zadním střevem pavouka z baltského jantaru v konfokálním mikroskopu. Zleva: polotenký řez (1,5 μm, nebarvený, v konvenčním optickém mikroskopu); tentýž řez v konfokálním optickém mikroskopu složený z 15 řezů; anaglyf z prostředního obrázku. Obr. byly pořízeny v transmisním módu konfokálního mikroskopu vybaveném čtyřmi lasery, systémem AOBS (Acousto-Optical Beam Splitter) a spektrálním detekčním systémem zajišťujícím vysoký stupeň citlivosti a kombinovatelnost až čtyř barev fluorescenčních markerů. Foto H. Sehadová
-
Detail příčného řezu zadním střevem pavouka z baltského jantaru v konfokálním mikroskopu: obr. a – 3D rekonstrukce z 29 polotenkých (1,5 μm) nebarvených řezů; b – anaglyf obr. a; c – obrazová analýza (ACC Structure Enhancement) v programu ACC Image Structure and Object Analyser vycházející z obr. a; d – detailní pohled na klk střeva a peritrofickou membránu v konvenčním optickém mikroskopu. Obr. byly pořízeny v transmisním módu konfokálního mikroskopu vybaveném čtyřmi lasery, systémem AOBS (Acousto-Optical Beam Splitter) a spektrálním detekčním systémem zajišťujícím vysoký stupeň citlivosti a kombinovatelnost až čtyř barev fluorescenčních markerů. Foto H. Sehadová
-
Rentgenové snímky fosilního dvoukřídlého hmyzu (velmi pravděpodobně pakomára – Chironomidae) v jantaru. Zobrazeno pomocí mikroohniskového rentgenového zařízení FeinFocus FXE-160.51 a detektoru Medipix2. Zleva: původní obraz získaný z přístroje (a); snímek po obrazové analýze v programu ACC Image Structure and Object Analyser (detaily jsou lépe viditelné, b); počítačové přiřazení barev stupňům šedi – tak lze lépe odlišit morfologické a anatomické detaily (c). Snímky J. Dammera, obrazová analýza obr. c: F. Weyda
-
3D zobrazení pakomára (Chironomidae) z baltského jantaru na monitoru mikrotomografického přístroje SkyScan 1272 specifickým softwarem s maximální intenzitou projekce