Wiele gatunków głowonogów może nie tylko zmienić kolor swojej skóry, ale także kontrolować jej przejrzystość. Podobny efekt chcieli uzyskać naukowcy, wprowadzając do ludzkich komórek gen kałamarnicy, który pozwala tym zwierzętom na takie sztuczki. Choć do możliwości zmieniania barw przez ludzi pewnie nigdy nie dojdzie, to badania mogą okazać się bardzo przydatne w diagnostyce medycznej i biologii.
Badacze z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine chcieli stworzyć ludzkie komórki i tkanki, które zmieniałyby swoje właściwości w zakresie odbijania i przepuszczania światła - tłumaczy Atrouli Chatterjee, jeden ze współautorów badań. Badanie zaprezentowano na łamach „Nature Communications”.
Taki mechanizm jest znany w świecie zwierząt. Wiele gatunków głowonogów może nie tylko zmienić kolor swojej skóry, ale także kontrolować jej przejrzystość. Na przykład kałamarnice (Doryteuthis opalescens) są w dużej mierze przezroczyste. Samca charakteryzuje biała struktura widoczna wewnątrz ich ciał. Samice odstraszają agresywne samce, zmieniając przezroczystą tkankę na białą, aby przypominać inne samce. Mechanizm zabarwiania na biało części swojego płaszcza ma także odstraszać potencjalne drapieżniki.
Kałamarnice mogą zmieniać swoją barwę dzięki warstwie leukoforów, komórek zawierających białko zwane reflektyną. Kiedy cząsteczki odbijające światło są oddzielone od siebie, większość światła przechodzi przez nie, co czyni je przezroczystymi. Ale kiedy białka zlepiają się wewnątrz komórki, zmienia się ich współczynnik załamania światła. Innymi słowy białka rozpraszają więcej światła, sprawiając, że komórka wydaje się biała.
Alon Gorodetsky i jego zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego pobrali ludzkie embrionalne komórki nerkowe, po czym zmodyfikowali je genetycznie tak, aby wytwarzały reflektynę – „białko odblaskowe” kałamarnic. Następnie zmieniając zasolenie płynu otaczającego komórki nerkowe, byli w stanie sprawić, że reflektyna wewnątrz komórek zlepia się lub oddziela, czyniąc komórki na przemian białe i przezroczyste.
- To zadziwiające że komórki nie tylko produkowały reflektynę, ale także kształtowały ją w sferoidalnych strukturach w różnych częściach komórek – mówi prof. Gorodetsky. – Odkryliśmy, że białkowe struktury miały inne właściwości optyczne niż cytoplazma komórek. Zachowywały się prawie tak, jak w leukoforach u głowonogów – dodaje.
Przeprowadzone badania mogą pomóc biologom i medykom w uzyskaniu lepszego obrazu żywych tkanek pod mikroskopem. W dłuższej perspektywie, dzięki modyfikacjom genetycznym może udać się opracować tkanki, które umożliwią kontrolę i zmianę przejrzystości fragmentów całego ciała. - To jest szalony, odległy pomysł – zaznacza prof. Gorodetsky. - Ale kiedy widzisz, że robią to kałamarnice, to myślisz, że nie jest to wcale takie odległe – dodaje.
Zespół wykorzystał zasolenie do kontroli przejrzystości tkanki, ponieważ jest to najprostsze podejście. Jednak jak zaznaczają badacze istnieje także wiele innych sposobów na wpłynięcie na przejrzystość tkanki.
Grupa Gorodetsky’ego pracuje również nad metodą wytwarzania sztucznych materiałów, które mogą zmieniać swoją przezroczystość.
Źródło: University of California, Irvine, Fot. Todd Anderson, Wikimedia Commons/ CC BY-SA 2.0
