מחקר בגובה העיניים

מחקר בגובה העיניים

מפעל ייחודי של הקרן הלאומית למדע שמטרתו להנגיש את הישגי המחקרים הממונים על ידה לציבור הרחב.

עובדות ומספרים

< חזרה למחקרים
פרופ' ליאה אדדי
ביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע
מדעים מדוייקים וטכנולוגיה
תקופת המחקר
2012-2016

מבנה החומר של הצבעים היפים ביותר בטבע

צבע שמקורו בהחזרה או פיזור של האור מסידור מחזורי של חומרים שקופים קרוי צבע מבני. גבישי גואנין הם הבסיס של צבעים מבניים בבעלי חיים. דוגמא מוכרת לצבע מבני מבוסס גבישי גואנין הוא הצבע הכסוף המאפיין דגים רבים. במחקרנו התמקדנו בדגי הקוי היפנים הכסופים כדי להבי

נכתב ע''י אדדי ליאה, 15 אוק 2016

מקורם של חלק מהצבעים היפים ביותר בטבע הוא החזרה או פיזור של האור מסידור מחזורי של חומרים שקופים. צבעים אלו נקראים צבעים מבניים. אחד החומרים הנפוצים ביותר בטבע ליצירה של צבעים מבניים הוא גואנין. דוגמא מוכרת ונפוצה לצבעים מבניים מבוססי גואנין היא הצבע הכסוף המוחזר מעורם וקשקשיהם של דגים רבים. מקורו של המראה הכסוף בדגים הוא החזרה של האור משכבות דקות של גבישי גואנין בעובי של כ-20 ננומטר המצויים ומיוצרים בתוך תאים מיוחדים הנקראים אירידופורים. במערכות אלו הגבישים לא לגמרי מקבילים זה לזה והמרחקים ביניהם אינם קבועים. במחקרנו התמקדנו בדגי הקוי היפנים הכסופים (Cyprinus carpio) במטרה להבין כיצד הביולוגיה מווסתת את עוצמת ההחזרה של האור. לצורך כך, ביצענו מחקר המבקש לזהות קשר בין אופן ההחזרה של האור והסידור של גבישי הגואנין בקשקשים של דגי הקוי, באמצעות השוואות דגי קוי עם החזרות אור בעוצמות שונות. תוצאות מחקר זה הראו שמקורה של ההחזרה המוגברת המתקבלת בחלק מן הדגים היא בצפיפות הגבוהה של התאים, במספר רב יותר של תאים תחת הקשקש ובצפיפות גבוהה יותר של גבישים בתוך העור. חקרנו גם את הצבעים היפיפיים של דגי הנאון טטרה ואת מגוון הצבעים המרהיבים של הקופפודים (יצורים פלנקטונים זעירים) במטרה לחשוף כיצד מושגת השליטה על הצבע המתקבל. בשונה מהארכיטקטורה הלא מסודרת בדגים כסופים, מערכות צבעוניות מאופיינות ברמות גבוהות של סדר ומחזוריות. בקופפוד הזכר גבישים משושים של גואנין בעובי של כ-70 ננומטר מסודרים באופן מופתי ומופרדים בשכבות קבועות בגודלן של נוזל תאי. סידור זה אחראי ליצירה של צבעים מבניים מרהיבים ביופיים. גבישים אלו נמצאים בצמוד לשריון הכיטין של החיה. במחקרנו השתמשנו במיקרוסקופ אלקטרונים סורק בתנאים קפואים, במדידות אופטיות ובסימולציות מתמטיות כדי לפענח את מקורם של הצבעים השונים. להפתעתנו, גילינו שלקופפודים יש את היכולת המדהימה לשנות את צבעם באופן הפיך בתגובה לשינוי רמות האור של הסביבה. שינוי הצבע מתקבל באמצעות שינוי המרחקים בין גבישי הגואנין באופן המזכיר את פעולתו של אקורדיון. השתמשנו במגוון רחב של שיטות, כולל דיפרקציה מקרינת X, מיקרוסקופ אלקטרונים סורק בטמפרטורות נמוכות וסימולציות מתמטיות, כדי לחשוף ששינוי הצבע של דג הנאון טטרה מתקבל באמצעות הטייה של גבישי הגואנין בדומה לאופן פעולתו של תריס ונציאני.

פורסם בתאריך - 20-דצמבר-2018 - התכנים נכונים ליום הפרסום

מילות מפתח

גבישים פוטונים ביולוגיים
צבעים מבניים
גבישי גוואנין
כיסוף
biological photonic crystals
structural colors
guanine crystals
iridescence