![\"\"](\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/intro-pict.png\")
\n<\/div>\nПланирую выпустить серию заметок про обработку видео с подвижными живыми микрообъектами. Мы хотим понять, как двигаются одноклеточные организмы (протисты) определенного вида при разных условиях, меняется ли что-то в их движении и что именно. Это наша задача.<\/p>\n
Задача:<\/i> определить, что меняется в движении протист при разных условиях<\/big><\/p>\n
Решение задачи состоит из нескольких шагов: подготовки культуры, съемки видео, обработки видео, выделения траекторий движения, анализа траекторий, общего анализа результатов, интерпретации, выводов.<\/p>\n
Оглавление серии<\/h3>\n
Ниже приведен список шагов, оформленный в виде оглавления, и даны ссылки на готовые заметки с подробным описанием каждого шага. Шаги предварительные, они будут появляться и, иногда, исчезать. О том, как выращивать и поддерживать культуры одноклеточных и как снимать видео через микроскоп рассказывать не буду.<\/p>\n
- \n
- Оглавление, введение, софт.
← Вы здесь<\/nobr>
\n- Готовим видео<\/b><\/li>\n
- Улучшаем качество и нарезаем видео на кадры<\/a>.<\/li>\n
- Комбинируем кадры в многослойные тифы<\/a>.<\/li>\n
- Провал попытки прослеживания перемещения протист<\/a>.<\/li>\n
- mov2bin — скрипт для бинаризации видео движения микроорганизмов<\/a>.
\n- Обрабатываем видео<\/b><\/li>\n
- Выделяем траектории.<\/span>
\n- Анализируем траектории.<\/span>
\nСерию заметок выпускаю прежде всего для себя, чтобы не забыть, что, как и когда делать. Также она будет полезна тем читателям, кто планирует или выполняет похожие эксперименты.<\/p>\n
Немного о рутине<\/h3>\n
Обычно для выполнения рутинной работы берется (один) аспирант или инженер, который своим (еще не растраченным) упорством добивает этот этап до более-менее приемлемого результата. В худшем случае рутиной занимаются сами идеологи или один из них, который, впоследствии, еще и отхватывает пинков за ошибки. (О времена, о нравы!) Я же, по возможности, буду автоматизировать рутинные этапы, заставляя потеть машину.<\/p>\n
Необходимый софт<\/h3>\n
Для автоматизации рутины использую:<\/p>\n
- \n
Пакетный файл Виндоус<\/a> (батч-файл, bat-файл)<\/strike><\/li>\n- Баш (bash) Юникса<\/a> для исполнения алгоритмов обработки видео и изображений;<\/li>\n
- FFmpeg<\/a> для автоматической работы с видео;<\/li>\n
- ImageMagick<\/a> для автоматической обработки изображений кадров;<\/li>\n
Fiji<\/a> для построения траекторий.<\/strike><\/li>\n- Эр<\/kbd> для выделения объектов на кадрах и построения траекторий движения объектов.<\/li>\n<\/ul>\n
Заметил, что многие естествоиспытатели просто не умеют нагружать компьютер работой. Одну из заметок посвящу инструментам автоматизации, облегчающим научную жизнь.<\/p>\n
Занесите заметку в закладки, чтобы не потерять.<\/p>\n
Диатомовые водоросли — это микроскопические самостоятельные растения, обитающие в воде.<\/p>\n
\n![\"\"](\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/miscape-magazine-diatoms.png\")
\nЦвет живых диатомовых водорослей меняется от светло-желтого до буро-зеленого из-за пигментов: каротина, ксантофилла и диатомина. Фото Микроскопи-ЮК<\/a><\/div>\n<\/div>\nСредний размер диатомовых водорослей 5-150 микрон. Диатомовые видны только в микроскоп.<\/p>\n
Диатомовые относятся к одноклеточным водорослям. Это не куст, растущий под водой. Это одна полноценная клетка с хлоропластами, ядром и вакуолями, покрытая прочным панцирем.<\/p>\n
\n![\"\"](\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/encyonema-sp.png\")
\nДиатомовая — самодостаточный организм. Фото Микроскопи-ЮК<\/a><\/div>\n<\/div>\n\n![\"\"](\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/bush-of-diatoms.png\")
\nЭто не дерево — это колония диатомовых вида Licmophora flabellata<\/i><\/a><\/div>\n<\/div>\nСамое интересное в диатомовых — это панцирь. Он прочный, потому что состоит из кремния. Точнее на 87-99%<\/a> из аморфного кремнезема или гидрата диоксида кремния SiO2<\/sub>·n<\/i>H2<\/sub>O, аналогичного опалу<\/a>.<\/p>\n
Панцирь прозрачен и без труда пропускает солнечные лучи, необходимые для фотосинтеза. Углекислый газ, кислород, азот, фосфор и другие биогенные элементы<\/a> поступают внутрь клетки через крошечные отверстия в стенках панциря — поры, ареолы и альвеолы.<\/p>\n
\n![\"\"](\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/diatoms-perforated-frustule.gif\")
\nОтверстия в стенках панциря Achnanthidium minutissimum<\/i>. Фотография из черновика статьи Кетрин Лайнвебер и Питера Крота<\/a><\/div>\n<\/div>\nПанцирь диатомовых геометрически правилен. Природа сконструировала огромное разнообразие математически выверенных форм панцирей диатомовых, покрытых многочисленными структурными элементами.<\/p>\n
\n![\"\"](\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/diversity-of-diatoms-forms.png\")
\n<\/div>\nПанцирь устроен как коробка из-под леденцов. Он состоит из двух надетых одна на другую половин — крышки эпитеки<\/i> и донышка гипотеки<\/i>. Эпитека всегда больше гипотеки. Основания эпитеки и гипотеки называются створками<\/i>, боковые каемки — пояском<\/i>. Поясок не цельный, а состоит из отдельных вставочных ободков<\/i>.<\/p>\n
\n![\"\"](\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/diatom-frustule-as-box.png\")
\nПанцирь диатомовых — это коробочка<\/div>\n<\/div>\nЖесткий панцирь-коробочка накладывает ограничение на рост микроорганизма. Диатомовая растет только в одном направлении: вдоль центральной оси, которая проходит перпендикулярно плоскости створок. Рост происходит за счет нарастания пояска — между краем створки и пояском нарастают новые вставочные ободки. Таким способом диатомовая увеличивает высоту панциря.<\/p>\n
\n![\"\"](\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/diatoms-height-growth.gif\")
\nДиатомовая растет только по высоте<\/div>\n<\/div>\nДлина и ширина панциря уменьшаются после деления клетки. Во время деления панцирь-коробочка раскрывается. Эпитека и гипотека расходятся и дают жизнь двум организмам. Дочерние клетки получают от родителя половину панциря, которая становится эпитекой. Получается, что эпитека и гипотека родителя всегда превращаются в эпитеку потомков.<\/p>\n
\n![\"\"](\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/diatom-division.png\")
\nДеление диатомовой из рода Striatella<\/i> или Pseudostriatella<\/i><\/a><\/div>\n<\/div>\nТак как эпитека больше гипотеки, то дочерняя диатомовая, выросшая из гипотеки родителя, будет немного меньше размера родителя — примерно на двойную толщину стенок панциря. Вторая дочка останется такой же. Это каноническое правило Макдональда-Пфитцера<\/i>.<\/p>\n
\n![\"\"](\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/macdonald-pfitzer-rule.gif\")
\nПосле деления половина диатомовых уменьшается в размере, другая — остается такой же<\/div>\n<\/div>\nИз всякого правила есть исключения. Некоторые виды диатомовых после деления не уменьшаются в размере<\/a>. Возможно это связано с гибкостью поясковых ободков, что позволяет гипотеке оставаться равной или даже превышать по размеру эпитеку. Однако эта гипотеза требует исследований.<\/p>\n
\n![\"\"](\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/chaetoceros-dytilum-photomacrography.png\")
\nДиатомовые рода Dytilum<\/i> и Odontella<\/i> от Чарльза Креба<\/a><\/div>\n<\/div>\nДиатомовые интересны не только жизненным циклом, но и разнообразием кремниевых элеметов панциря. Панцирь-коробочка — это первое приближение к морфологии диатомовых. Чем больше детализация — тем больше структур и сложнее систематика видов.<\/p>\n
Из-за этого систематики мучаются. Они описывают новые виды, переописывают коллекции коллег, и никак не придут к единому мнению — что есть вид диатомовой<\/a>.<\/p>\n
- Баш (bash) Юникса<\/a> для исполнения алгоритмов обработки видео и изображений;<\/li>\n
- Готовим видео<\/b><\/li>\n
![\"\"](\"https:\/\/antonlyakh.ru\/blog\/pictures\/ditoms-in-glass-house.png\")
\n