Uusi kuvantamislaite yhdistää koulutuksen ja mikrobitutkimuksen

Jaettu valo – valon biologia ja pohjoisen muuttuvat ekosysteemit on Jyväskylän yliopiston bio- ja ympäristötieteiden laitoksen monialainen tutkimusprojekti, joka pyrkii ymmärtämään kasveissa elävien valoa hyödyntävien bakteerien roolia luonnossa. Projekti hyödyntää kansalaistiedettä. 

- Seitsemän eri lukiota, Utsjoelta Turkuun, keräsivät kasvinäytteitä tutkijoille. Kerätyistä kasvinäytteistä eristettiin bakteerikolonneja, jotka bakteeriklorofyllien avulla hyödyntävät toiminnassaan lähi-infrapunavaloa (NIR-valoa), kertoo projektitutkija Ole Franz, Jyväskylän yliopistosta. 

Laadukas kuvantamislaite tutkimustarkoitukseen 

Jotta bakteerikolonnien tunnistus olisi mahdollisimman helppoa ja nopeaa, kehitettiin lukiolaisille kätevä ja edullinen NIRis kuvantamislaite. Kehitetyssä laitteessa silmälle näkymätön NIR-fluoresenssivalo sekä normaali heijastunut valo kuvataan suoraan bakteerinkasvatusmaljoilta. 3D-tulostettu laite yhdistää valon kahdesta taskulampusta (valkoinen - ja UV-valo). Lisäksi laite sisältää web-kameran, jota tarvitaan kuvantamiseen ja Rasberry pi:n, joka ohjaa tietokoneen toimintaa.  

- Tavoitteena oli valmistaa huokea ja helppokäyttöinen laite hyödyntämällä kuluttajatavaroita ja 3D-tulostusta. Alle tuhat euroa maksava laite mahdollisti useamman laitteen valmistuksen ja jakamisen projektiin osallistuville koululuille, kertoo NIRis laitteen pääsuunnittelija Heikki Häkkänen Jyväskylän yliopistosta. 

Opetukseen käytännön kokemusta 

NIRis mahdollistaa monitieteisen tutkimuksen ja opetuksen oppilaitoksissa ja tutkimuslaitoksissa. Sen avulla voidaan yhdistellä esimerkiksi biologiaa, fysiikkaa, ohjelmointia, 3D-tulostusta tai jopa valokuvataidetta.  

- Tämä on mielenkiintoinen mahdollisuus opettajille yhdistää koulutunnilla koulukirjatietoa tämän hetken tutkimukseen ja oppia luonnon ilmiöitä helppokäyttöisellä kuvantamislaitteella, iloitsee projektin koulukoordinaattori Kati Heikkilä-Huhta Oulun Steinerkoulusta.  

Projektin tavoitteena on kehittää lisää opetuskursseja ja tutkimusprojekteja, jotka hyödyntävät kehitettyä laitetta tai vastaavanlaisia laitteita. 

Uutta tietoa valoaktivoituvista bakteereista 

NIRis laitteen avulla on kerätty yli tuhannen NIR-valoaktiivisen bakteerikannan kokoelma. Kannat on eristetty eri kasveista ja eri puolilta Suomea ja arktisia alueilta (muun muassa Huippuvuorilta ja Grönlannista).  

- Tämä on erityisen mielenkiintoinen tutkimussuunta, sillä kasveissa toimivista valoaktivoituvista bakteereista ei juurikaan löydy tieteellisiä raportteja, kertoo yliopistolehtori Riitta Nissinen Turun yliopistosta. Ilmiönä tämä on erittäin mielenkiintoinen, kun ajattelee, että bakteerifotosynteesikomplekseja löytyy yhteyttävien kasvien sisältä. Bakteerit eivät kuitenkaan tuota sokereita, kuten kasvit, mutta tuottavat valon avulla kemiallista energiaa omiin tarpeisiinsa, jatkaa nanotieteiden professori Janne Ihalainen. 

NIRis laitteen kuvaus on julkaistu 21.5.2024 PLOS One lehdessä. Jaettu Valo projektia rahoittaa Koneen Säätiö.

Arikkelin tiedot:

• NIRis: A low-cost, versatile imaging system for near-infrared fluorescence detection of phototrophic cell colonies used in research and education, Ole Franz, Heikki Häkkänen, Salla Kovanen, Kati Heikkilä-Huhta, Riitta Nissinen, Janne A. Ihalainen, PLOS One, May 21, 2024,
• DOI: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0287088
• Linkki artikkeliin: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0287088