רואים ואינם נראים: התגלה מנגנון החזר האור בעיניי סרטנים צעירים
בעלי חיים ימיים רבים באוקיינוס נראים שקופים מתחת למים כחלק ממנגנון ההסוואה שלהם. עם זאת, שקיפות גוף מוחלטת אינה אפשרית עבור יצורים המשתמשים בחוש הראייה, היות והראייה דורשת שימוש בפיגמנטים אטומים לאור. קבוצת מחקר בינלאומית בהובלת מדענים מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב גילתה בקרב זן של סרטנים מנגנון המייצר ברק עיניים ייחודי המחזיר אור בצבע המותאם לצבע המים בסביבתם הטבעית ומאפשר כך הסוואה בבתי גידול שונים.
ממצאי המחקר פורסמו בכתב העת היוקרתי Science.
אורגניזמים שקופים פיתחו אסטרטגיות שונות כדי לאזן בין היכולת לראות ולא להיראות מתחת למים. ביניהם, סרטנים צעירים המשתמשים במנגנון מבנה ייחודי המייצר ברק עיניים בצבע המים המכסה פיגמנטים כהים. המבנה הזה הוא למעשה זכוכית פוטונית (photonic glass) המורכב מספירות , ספירה (כעין כדור), העשוי מננו גבישים. על ידי שינוי הגודל והסידור התלת מימדי של הספרות הללו, ברק העיניים יכול להיות מווסת - מכחול עמוק לצהוב.
על מנת להבין את המבנה שיוצר את ברק העיניים, השתמשו החוקרים במיקרוסקופ אלקטרונים סורק העובד בטמפרטורות של 120- ומאפשר לראות רקמות בצורתן הטבעית. הממצאים הראו תאים, הנמצאים מעל תאי הפיגמנטים, המלאים בספרות המורכבות מננו גבישים של חומר הנקרא איזוקסנטופטרין (isoxanthopterin) בעלי מקדם שבירה גבוה והם אלו שיוצרים זכוכית פוטונית.
עד כה לא היה ידוע מהו המנגנון שיוצר את ברק העיניים וכיצד הברק משנה את צבעו. "התכונה הבולטת של ברק עיניים המתואר כאן היא יכולת הכוונון והקומפקטיות שלו", ציין ד"ר בן פלמר מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב ומוביל המחקר. "זהו סידור המאפשר מניפולציה של צבע העיניים של סרטנים צעירים ומסתיר אותם מטורפים פוטנציאליים."
במינים שונים של סרטנים ניתן למצוא צבע שונה שמתאים לסביבתם הטבעית ולעומק בו הם שוחים. כמו כן, באחד הסרטנים בו עסק המחקר ניתן לראות שינוי במבנה הזכוכית הפוטונית בין תנאי אור וחושך כך שהוא יכול להסוות את עצמו לאורך כל היממה.
ממצאי המחקר חושפים זכוכית פוטונית קומפקטית ומתכווננת בעיניים של בעלי חיים אלה. פתרון זה של הטבע יכול לשמש השראה לעיצוב של חומרים וטכנולוגיות אופטיות בעתיד.
את המחקר הובילה הסטודנטית לתואר שני, קשת שביט בהנחיית ד"ר בן פלמר ובהשתתפות: פרופ' אמיר שגיא - המחלקה למדעי החיים והמכון הלאומי לביוטכנולוגיה NIBN, אביטל וגנר, גן זהנג – המחלקה לכימיה, אלכסנדר אופיצ'ר - מכון אילזה כץ למדע וטכנולוגיה ננומטרית, כולם באוניברסיטת בן-גוריון בנגב. לוקאס שרטל - אוניברסיטת קיימברידג', בריטניה ואוניברסיטת פריבורג, שוויץ, ויויאנה פרסטיי - המכון הבין-אוניברסיטאי למדעי הים באילת, דריה אקיינק - המכון הבין-אוניברסיטאי למדעי הים באילת ואוניברסיטת חיפה, ונקטה ג'איסוריה יאלפרגדה - המכון ההודי לטכנולוגיה, יוהאנס הטג'ה - אוניברסיטת קיימברידג', בריטניה.
מחקר זה (מס' 852948) נתמך על ידי ERC, תוכנית המחקר והחדשנות Horizon 2020 של האיחוד האירופי (מס' 893136), מענק הקרן הלאומית למדע בשוויץ (מספר מענקB1-0_198708), ד"ר פלמר הוא זוכה המענק של נחום גוז'יק וזוכה מלגת עזריאלי לסגל צעיר לשנת 2019. מחקרי מיקרוסקופ אלקטרונים נתמכים על ידי מכון אילזה כץ למדע וטכנולוגיה ננומטרית באוניברסיטת בן-גוריון בנגב.
