חוקרים השתמשו בהנדסה גנטית, על מנת לגרום לתאים אנושיים לייצר חלבונים מחזירי אור שהגיעו במקור מדיונונים ובכך ליצור תאי אדם שניתן לכוונן את התכונות האופטיות שלהם.

חישבו מה היה קורה אילו הייתם יכולים לשתות שיקוי קסמים ולהפוך לבלתי־נראים, בדיוק כמו שמתואר בסיפורי "דנידין". לחלופין, אולי הייתם מפתחים כוח־על שהיה מאפשר לכם לשנות את האופן בו אור עובר דרככם או סביבכם כמו הגיבור הספר "הרואה ואינו נראה" של הסופר ה.ג. וולס, שהיווה השראה למספר סרטים [1], כמו גם לאישה הבלתי־נראית מארבעת המופלאים בקומיקס מארוול. 

מסתבר, שיש מינים של תמנונים ודיונונים שיכולים לעשות כמעט את זה - הם מסוגלים לשנות את צבע העור שלהם ואף את האופן בו אור עובר דרכם או מוחזר מהם, בתגובה לסביבתם. כך למשל, כתמונת מראה לסיפורים על אנשים בלתי־נראים, לנקבות של הדיונון ממין Doryteuthis opalescens יש פס במרכז ראשן המכיל תאים מיוחדים בשם לויקופורים. לתאים אלה יכולת לפזר ולהחזיר את כל קרני האור הפוגעות בהן, בדומה לחפצים בצבע לבן. הלויקופורים בראשה של הדיונונית בדרך כלל נראים שקופים, ועל כן רוב האור הפוגע בהם עובר דרכם. רק בתגובה לגירוי עצבי, הם הופכים ללבנים והאור מוחזר מהם בצורה מפוזרת. חוקרים משערים שלתגובה העצבית הנ"ל יש תפקיד בהברחת זכרים היות שהפס מקביל במיקומו למיקום האשכים של הזכרים, ויכול לשוות להן מראה של זכר [2].

החזרת האור בלויקופורים מתאפשרת תודות למבנים תוך תאיים העשויים מחלבון בשם רפלקטין (מלשון reflect באנגלית) [3]. כשמו כן הוא, הרפלקטין הוא חלבון המסוגל להחזיר קרני אור. הארגון המרחבי של הרפלקטין הוא זה שיקבע כמה מהאור יוחזר ויפוזר וכמה אור יעבור דרך התאים, או במילים אחרות, עד כמה התא יהיה אטום או שקוף.

תאים אנושיים הם לרוב שקופים, אבל בדומה לעוד חומרים שקופים כגון זכוכית, פרספקס או מים, הם שוברים קרני אור. כלומר, קרן אור שנכנסת אליהם מהאוויר בזוית מסוימת ביחס לפני השטח שלהם, תמשיך בתוכם בזוית אחרת (ראו איור). היחס בין זווית הפגיעה בפני החומר לזווית ההמשך נקרא מקדם השבירה. ככל שמקדם השבירה גדול יותר כך מסלול האור מתעוות או "נשבר" יותר כשהוא נכנס לאותו החומר.מקדם השבירה של התאים הוא גורם חשוב במידת ה"נראות" או ה"בלתי נראות" של התאים תחת המיקרוסקופ, וככל שהוא גבוה יותר כך הניגודיות בין התאים לבין סביבתם תהיה גדולה יותר. מיקרוסקופ אור פשוט מנצל את ההבדל בין מקדם השבירה של התאים לזה של סביבתם כדי להגביר את ניגודיות בין התאים לסביבה. כאשר מגדלים תרבית תאים במעבדה חשוב לעקוב אחרי צורת וקצב הגידול שלהם בעודם חיים, ועל כן שיטות לשינוי תכונותיהם האופטיות יכולות לשמש אותנו כאשר מגדלים תאים בתנאי סביבה שבהם יותר קשה לראות אותם, או כדי לסמן תאים שעוברים שינוי מסוים.

 במחקר של קבוצת המחקר של פרופ' אלון גורודצקי באוניברסיטת קליפורניה באירווין, גרמו לתאים אנושיים לייצר רפלקטין באמצעות הנדסה גנטית, ובכך יצרו תאים שניתן לשלוט על התכונות האופטיות שלהם [4]. הרפלקטין שנוצר התארגן בצורה של כדורים, בדומה למה שמתרחש בלויקופורים של הדיונונית. החוקרים מדדו באיזו מידה התאים מחזירים, מעבירים ושוברים את האור, וגילו שלתאים שייצרו רפלקטין היה מקדם שבירה גבוה יותר מלאלו שלא ייצרו אותם. עם זאת, התאים עדיין היו שקופים למדי, אך מקדם השבירה הגבוה יותר גרם לכך שהניגודיות שלהם ביחס לסביבתם גדלה והיה ניתן להבחין בהם באופן ברור יותר מבעד לעדשת המיקרוסקופ. בהמשך, החוקרים גילו שאם הם מעלים בנוסף את ריכוז המלח בסביבת התאים, אז בדומה לתופעה המתרחשת בדיונוניות, הן אטימות התאים והן מקדם השבירה שלהם עולים, והם בעצם הופכים משקופים לאטומים. כאשר ניסו להבין כיצד שינוי ריכוז המלח השפיע על התאים, החוקרים ראו שריכוז מלח גבוה גורם להיווצרות כדורי רפלקטין גדולים יותר, מה שהוביל להחזרה ולפיזור גבוהים יותר של קרני האור, ולמראה האטום של התאים.

המחקר הזה מראה כיצד ניתן להבין את המנגנונים העומדים מאחורי תכונות ייחודיות של חיות בר, שנדמה שהן על גבול המדע הבדיוני, מבלי להפוך אותן לחיות מעבדה.  תאים אנושיים שגדלים במעבדה הינם משאב יחסית זול ומתחדש מעצמו, ולכן היכולת להשתמש בהם מקלה על המחקר. היכולת הזו גם חשובה הן מפני שיש בעלי חיים נדירים שלא היינו רוצים לקחת למחקר כחיות מעבדה, והן מפני שכל התאמה של מין חדש לתנאי מעבדה דורשת השקעה לא טריוויאלית של משאבים שלא תמיד ישאו פרי. 

המחקר שעליו סיפרנו הוא דוגמה אחת לכך, שכלים של הנדסה גנטית מאפשרים לנו להוציא את התופעה מ"השטח" ולהביא אותה לסביבה שנוחה לנו ושבה יש לנו כלים מפותחים יותר לבחון אותה. בהקשר הזה, ראוי להזכיר את אחת הדוגמאות המפורסמות והמהפכניות ביותר לגישור כזה, שהיא התגלית של החוקר אוסאמו שימומורה, חתן פרס נובל לכימיה לשנת 2008. שימומורה גילה חלבון ירוק פלורסנטי במדוזה, שבסופו של דבר הפך לכלי מחקרי נפוץ למעקב אחרי תאים וחלבונים במערכות ביולוגיות מורכבות [5, 6]. בדומה, כך גם החוקרים שביצעו את המחקר שתיארנו לעיל מקווים שבעתיד נוכל לייצר תאים עם תכונות אופטיות שניתנות לכוונון ושמגיבות לשינויים בסביבה, ולהשתמש בהם למטרות מחקריות שונות.

 מקורות

1. פירוט הרפרנסים התרבותיים לסיפור "הרואה ואינו נראה" של ה.ג. וולס
2. מאמר המתאר את תופעת הפס הלבן שניתן לכבות ולהדליק בדיונוניות ממין Doryteuthis opalescens
3. מאמר הסוקר את הפעילות של תאים מחזירי אור וצבענים בסילוניות (דיונונים, תמנונים וכו')
4. המחקר המקורי על תאים אנושיים עם שקיפות מתכווננת
5. נימוקי הזכיה על פרס נובל לכימיה לשנת 2008 על גילוי ופיתוח חלבון ירוק פלורסנטי (GFP)
6. פוסט קודם על GFP