הינך נמצא כאן

חפשו אותי

כיצד מצליח "ספיר הים" לשלוט במידת הנראוּת שלו – ולהיעלם מהעין?
01.12.2015
מדעני המכון גילו כי צבעו של ספיר הים נקבע על-פי מידת הרווח בין לוחות הגואנין, שבגב היצור הימי הזעיר. סידור מורכב זה של לוחות גואנין מאפשר לכמה ספירי ים להיעלם מהעין.
 
מימין: פרופ' סטיב ויינר, בן לשם, מריה פיארנטוני, פרופ' ליאה אדדי, דביר גור ופרופ' דן אורון. היעלמות
 
יצורים ימיים זעירים, המכונים "ספיר הים" (Sapphirinidae), מסוגלים לבצע "קסם" מהסוג האהוב על קוסמים אנושיים: בעודם שוחים, הם מציגים גוונים מזהירים ומלאי הוד של כחול, סגול או ירוק, וברגע הבא הם יכולים להפוך לבלתי-נראים (לפחות הכחולים שביניהם הופכים לשקופים לחלוטין). כיצד הם מקבלים את הצבעים הזוהרים שלהם, ומה מאפשר להם "להיעלם"? מדעני מכון ויצמן למדע הצליחו באחרונה לפתור את התעלומה. ממצאי המחקר, אשר פורסמו בכתב-העת של האגודה האמריקאית לכימיה (Journal of the American Chemical Society), יכולים לעורר השראה לפיתוח טכנולוגיות אופטיות עתידיות.
 
ספירי הים משתייכים לתת-מחלקה של סרטנאים שכינויים "שטרגליים", והם חיים במים מתוקים ומלוחים כאחד. בעלי-חיים אלה נראים אך בקושי לעין אדם, ואורכם נע בין מילימטר אחד למילימטרים אחדים. ספיר הים הזכר הוא זה אשר מפגין צבעים מרשימים ומזהירים, בעוד הנקבה שקופה. מדענים סבורים, ש"קסם ההיעלמות" שלהם יכול לסייע לספיר הים לחמוק מטורפים בעת הצורך, אך בו בזמן להפגין את צבעיהם המרשימים כאשר נקבה מבנות מינם – או ייתכן שגם זכר אחר – נמצאים בסמוך אליהם.
 
פרופ' ליאה אדדיפרופ' סטיב וויינר, ותלמידי המחקר דביר גור ומריה פיארנטוני, מהמחלקה לביולוגיה מבנית במכון ויצמן למדע; פרופ' דן אורון ותלמיד המחקר בן לשם, מהמחלקה לפיסיקה של מערכות מורכבות במכון ויצמן למדע; וד"ר ויויאנה פרסטיי, מהמכון הבין-אוניברסיטאי למדעי הים באילת, בחנו את הרכב השכבה הגבישית בגביהם של ספירי ים זכריים מכמה מינים. תחילה הם מדדו את החלק היחסי של עוצמת האור החוזר מהמשטח שהוא פוגע בו, שבאמצעותו אפשר לקבוע את הצבע. לאחר מכן, באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים סורק בטמפרטורות נמוכות, הם צפו בדרך התארגנותם של הגבישים יחד עם החומר התאי המחזיק אותם במקומם.
 
צבעים אלה נובעים מזוהר המשטח בטווח צבעי הקשת - תוצאה של אור המוחזר ממבנים מחזוריים רב-שכבתיים. מדובר בסוג של מבנה הידוע למדענים כגביש פוטוני, המורכב מגבישים דקים ושקופים של גואנין (אחת מחומצות הגרעין המצויות בדי-אן-אי).
 
המדענים מצאו, כי לוחות הגואנין בספירי הים מסודרים במערכים מחזוריים מדויקים להפליא. אך מה מקנה לכל מין את צבעו הייחודי? באמצעות אנליזה נחשף, כי הגורם העיקרי הקובע האם ספיר הים יהיה צהוב, כחול או סגול הוא מידת הרווח בין לוחות הגואנין, הנשלטת על-ידי השכבה הדקה של החומר התאי אשר מפרידה בין הלוחות.
 
המדענים אף הראו כיצד מאפשר סידור מורכב זה של לוחות גואנין לכמה ספירי ים להיעלם מהעין: כאשר מינים מסוימים של ספירי ים זכריים מסובבים את גבם אל האור בזווית של 45 מעלות בעודם מבצעים תמרון שחייה ספירלי, אורך הגל של האור המוחזר מוסח אל מחוץ לטווח אורכי הגל של האור הנראה לעין, ועובר אל טווח אורכי הגל של קרינה על-סגולה שאינה נראית. לעומת זאת, אור הפוגע בזווית ישרה מחזיר את הצבע הכחול היפה.
 
באור המצוי במעמקי האוקיינוס, המגיע מלמעלה, ספיר הים הזעיר מסוגל לשלוט במידת הנראוּת שלו, מצֶבַע זוהר לשקיפות ואי-נראוּת מוחלטת, פשוט באמצעות כיוונון "הגה הכיוון" שלו.
 
הרווח בין הלוחות משמש כסוג של "כיוונון" אורך הגל של האור, ולכן גם ככיוונון צבעו של בעל-החיים: ככל שהלוחות קרובים יותר אלה לאלה, כך אורך הגל המוחזר מהם קצר יותר; כלומר, מוחזר אור כחול יותר. אסטרטגיה מתוחכמת זו לשליטה באור, אומרים המדענים, תוכל אולי, בעתיד, לשמש לתכנון מבנים גבישיים פוטוניים מלאכותיים, שיוכלו לשלוט בזרימת הפוטונים. לגבישים כאלה עשויים להיות שימושים רבים, ובהם ציפויים מחזירי אור מסתגלים או ניתנים לשינוי, מראות אופטיות וצגים אופטיים. 
 
הגורם העיקרי הקובע האם ספיר הים יהיה צהוב, כחול או סגול הוא מידת הרווח בין לוחות הגואנין, הנשלטת על-ידי השכבה הדקה של החומר התאי אשר מפרידה בין הלוחות
 
 
מדי יום צוללים ספירי הים לעומק של יותר מ-100 מטר,ועולים חזרה לפני הים. כך הם נעים מרחק הגדול פי 100,000 מאורך גופם, מרחק השקול – במונחים של בני-אדם - לטיול יומי של כמה מאות קילומטרים.
 
#מספרי_מדע
 
 

לשיתוף:

 

 

 

 

פודקאסטים
אינסטגרם