כיצד רקמה חיה יכולה להיות שקופה לחלוטין – ואף לשנות את מידת שקיפותה בהתאם לצורך? חוקרים השתמשו בחלבון שמקורו בדיונונים ובשיטות הנדסה גנטית כדי ליצור תאי אדם בעלי שקיפות משתנה

סדרת הספרים "דנידין הרואה ואינו נראה" תיארה את עלילותיו של דנידין, ילד רגיל ששתה יום אחד את הנוזל הסגול שהכין פרופסור קתרוס וכך הפך לבלתי נראה. האם אנחנו קרובים ליום שבו יפותח נוזל שכזה, סגול או לא?

בעוד שכרגע בני אדם אינם יכולים להפוך לשקופים, וזה לא צפוי להשתנות בעתיד הקרוב, בעלי חיים שונים מסוגלים להגיע למידה כזו או אחרת של שקיפות, או בלתי נראוּת. בגלל היתרון ההישרדותי הגדול שיש לשקיפות, הן לטורפים והן לנטרפים, בעלי חיים שונים פיתחו יכולת לראות ו(כמעט) לא להיראות.

כדי שחומר ייראה שקוף לעין האנושית, גלי אור בטווח האנרגיות של האור הנראה צריכים "להתנהג" בצורה מסוימת כאשר הם פוגעים בו: עליהם להמשיך להתקדם במסלול דומה ככל האפשר למסלול המקורי שלהם, לא להיבלע בחומר ולא להתפזר ממנו במידה משמעותית. לכל חומר שקוף יש תכונה שנקראת מקדם שבירה, שמתארת כמה מהר האור מתקדם בתוכו. כאשר אור שמתקדם בתוך חומר בעל מקדם שבירה מסוים פוגע באובייקט בעל מקדם שבירה אחר, הוא עובר פיזור. כך קורה למשל כשאור עובר באוויר ופוגע במים, שהם שקופים אך בעלי מקדם שבירה שונה מזה של האוויר. אם האור עובר דרך סדרה של אובייקטים בעלי מקדמי שבירה שונים, יתרחש רצף פיזורים שיגרמו לקרני האור להתפזר לכיוונים שונים, ולכן צופה מהצד יבחין בכך בקלות. לעומת זאת, כאשר אור עובר דרך שני חומרים בעלי מקדם שבירה זהה, הוא מתקדם ללא הפרעה, ולכן נקבל את הרושם שמדובר בחומר אחד, ולא נבחין בחומר השני.

מקדם שבירה משתנה

חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה באירווין (UC Irvine), בארצות הברית, דיווחו לאחרונה בכתב העת Nature Communications כי פיתחו תא אדם שאפשר לשלוט במקדם השבירה שלו. את ההשראה לפעולת התא קיבלו המדענים מן הדיונון Doryteuthis opalescens, המסוגל לשלוט בכמות האור העובר דרכו או מתפזר ממנו. חוקרים משערים שנקבת הדיונון משתמשת בפיזור אור, אשר גורם להן להיראות לבנות כאשר הן מוארות באור לבן, כדי לצמצם את התוקפנות מצד הזכרים וגם לצורכי חיזור. לשליטה הזאת בכמות האור המפוזרת אחראים תאים בשם לוֹיקוֹפורים, שמכילים חלבונים ממשפחה שנקראת רפלקטינים (reflectins). חלבונים אלה הם בעלי מקדם שבירה גבוה, וכמותם ואופן פיזורם בתא מכתיבים את מידת פיזור האור מהתא.

תמונת מיקרוסקופ פאזות של צבירי חלבונים שנלקחו מדיונונים, הנראים כעיגולים שחורים, בתוך תאי אדם | Atouli Chatterjee / UC
חוקרים מקליפורניה פיתחו תא אדם שאפשר לשלוט במקדם השבירה שלו. תמונת מיקרוסקופ פאזות של צבירי חלבונים שנלקחו מדיונונים, הנראים כעיגולים שחורים, בתוך תאי אדם | Atouli Chatterjee / UC

החוקרים השתמשו בשיטות מתחום ההנדסה הגנטית כדי לגרום לתאי כליה של אדם לבטא את החלבון הדיונוני, ובדקו כיצד נוכחותו משפיעה על שיעור האור המתפזר מן התא. הם מצאו שהחלבון מצטבר בתא האדם בצורה של צברים כדוריים, ושקוטר הצברים ומיקומם משפיעים על אופן פיזור האור. החוקרים אף מצאו שכאשר הם שמים את התאים במים המכילים כמות משתנה של מלח, מתחולל שינוי גם בשיעור האור המתפזר מהתאים. החוקרים מדדו את גודל הצברים של חלבוני הרפלקטין במים במליחויות שונות, ומצאו כי ככל שהמים מלוחים יותר – כך קוטר צברי החלבון גדול יותר, ולכן הם גורמים לפיזור חזק יותר של האור.

ממצאי המחקר עשויים לסייע בפיתוח חומרים בעלי שקיפות משתנה ונשלטת, לשמש רופאים פלסטיים בהסתרת צלקות של מטופליהם ולסייע בפיתוח שיטות דימות של מגוון מערכות ביולוגיות. אך פרופ' אלון גורודצקי (Gorodetsky), המחבר הראשי של המאמר, מציב בריאיון לאתר inverse מטרה גדולה יותר: ליצור עור אנושי שמסוגל לשנות את שקיפותו, בדומה לעור של דיונון. הפרויקט השאפתני והמאתגר הזה עודנו בחיתוליו, אך גורודצקי מקווה כי יניב בעתיד תוצאות מלהיבות.