ماهی مرکب قدرت فوق‌العاده‌ای دارند. این حیوان نه‌تنها می‌توانند رنگ پوست‌اش را تغییر دهد (مثل بسیاری از سرپایان)، بلکه می‌تواند بخش‌هایی از بدن خود را نامرئی کند. حالا دانشمندان از این قابلیت روی سلول‌های انسان استفاده کرده‌اند.

محققان در یک مطالعه جدید توانسته‌اند پروتئین‌های خاصی را که در سلول‌های ماهی‌های مرکب مسئول این کار هستند در مورد سلول‌های کلیه انسان به کار بگیرند. یافته‌های این محققان می‌تواند به ما کمک کند تا مکانیسم‌های سلولی مختلف در بافت‌های زنده بدن را بهتر درک کنیم.

آترولی چاترجی (Atrouli Chatterjee)، مهندس زیست‌مولکولی از دانشگاه کالیفرنیا می‌گوید: پروژه ما روی طراحی و مهندسی سیستم‌های سلولی و بافت‌هایی با قابلیت جذب، انعکاس و انتقال نور متمرکز است.

البته ماهی‌های مرکب، تنها حیواناتی نیستند که می‌توانند پوست را شفاف کنند. در حالیکه این ماهی‌ها از این ویژگی برای جلوگیری از جلب توجه ناخواسته بهره می‌برند، مارمولک‌های پرنده از شفافیت پوست خود برای جلب توجه استفاده می‌کنند.

جنس ماده ماهی‌های مرکب می‌تواند خطوط سفید پشت خود را از سفید مات به سفید شفاف تغییر دهد. آن‌ها این کار را با استفاده از سلول‌های خاصی به نام leucophores انجام می‌دهند، سلول‌هایی که دارای ذراتی حاوی پروتئین‌های انعکاسی (reflectin proteins) در غشای خود هستند.

این پروتئین‌ها بسته به اینکه چگونه آرایش پیدا کنند می‌توانند نحوه انتقال یا بازتابش نور اطراف‌شان را تغییر دهند. البته این کار به‌طور تصادفی انجام نمی‌گیرد: ماهی‌های مرکب می‌توانند با استفاده از یک ماده شیمیایی ارگانیک به نام acetylcholine، آرایش پروتئین‌های انعکاسی داخل سلول‌هایشان را تغییر دهند.

دانشمندان برای استفاده از این ترفند در مورد بافت انسان، سلول‌های کلیه انسان را از لحاظ ژنتیکی مهندسی کردند تا پروتئین‌های انعکاسی تولید کنند.

آلون گورودسکی (Alon Gorodetsky)، مهندس بیوپزشکی از دانشگاه کالیفرنیا می‌گوید: ما از کشف این موضوع که سلول‌ها نه‌تنها امکان بیان پروتئین‌های انعکاسی را دارند، بلکه می‌توانند آن‌ها را در نانوساختارهای کروی‌شکل بسته‌بندی کرده و در بدنه‌های سلول‌ها توزیع کنند شگفت‌زده شدیم.

محققان با استفاده از میکروسکوپی فازی کمّی  (quantitative phase microscopy) نشان دادند که این پروتئین‌ها نحوه پراکنده شدن نور از داخل سلول‌های مهندسی‌شده را تغییر دادند.

تیم تحقیق سپس سلول‌های بیان‌کننده پروتئین‌های انعکاسی را تحت سطوح مختلفی از سدیم کلرید قرار دادند و متوجه شدند که آن‌ها می‌توانند میزان نور انتقال داده‌ شده را تنظیم کنند؛ بطوریکه سدیم کلرید باعث شد تا سایز ذرات بزرگتر شود و نحوه آرایش آن‌ها تغییر کند.

هرچه مقدار سدیم کلرید بیشتر بود، نور بیشتری پراکنده می‌شد و سلول‌ها بیشتر از قبل مات می‌شدند. به این‌ترتیب، سلول‌های بافت کلیه انسان اکنون دارای قابلیت‌های تنظیم نور انتقالی و نور انعکاسی بودند.

محققان در مقاله خود نوشته‌اند: واکنش پروتئین انعکاسی به سدیم کلرید درواقع نوعی شبیه‌سازی تغییر شفافیت پوست ماهی‌های مرکب بود و این موفقیت می‌تواند زمینه‌ای برای به‌کارگیری سایر ترفندهای ماهی‌های مرکب، مانند تغییر الگوهای رنگ را در سلول‌های پستانداران فراهم کند.

یافته جدید همچنین به محققان اجازه خواهد داد تا مکانیسم‌های قابلیت‌های این ماهی‌ها را بیشتر درک کنند. کاربردهای احتمالی آینده این ویژگی می‌تواند شامل امکان تصویربرداری از کل بافت‌های زنده با وضوح بالا باشد که به ما اجازه خواهد تا چیزهایی را که قبلا برای ما هرگز آشکار نبودند مشاهده کنیم.

تیم تحقیق در مقاله خود توضیح داده‌اند که چگونه مطالعات مشابه روی پروتئین‌های سبز فلورسنت ستاره‌های دریایی منجر به استفاده آن‌ها در میکروسوپ‌های فلورسانس شده است. آن‌ها نتیجه‌گیری کرده‌اند: یافته‌های ما ممکن است فرصت‌های هیجان‌انگیز متنوعی را در زمینه بیولوژی، علم مواد و مهندسی زیستی ایجاد کند.

این تحقیق به‌تازگی در مجله Nature Communications چاپ شده است.

نوشته دانشمندان موفق به مهندسی سلول‌های انسان با استفاده از ویژگی خارق‌العاده ماهی مرکب شدند اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.

در یک مطالعه جدید، دانشمندان برای اینکه بدانند دید سه‌بعدی ماهی مرکب یا ده‌پا (cuttlefish) چگونه کار می‌کند، از یک عینک سه‌بعدی آبی و قرمز بر روی چشمان این حیوان استفاده کردند.

در این تحقیق مشخص شد که با وجود اینکه چشمان ماهی مرکب کاملا متفاوت از چشمان انسان است، اما دید سه‌بعدی آن‌ها تا حدود زیادی شبیه دید سه‌بعدی ماست. با این‌حال، به نظر می‌رسد که مکانیسم دید سه‌بعدی آن‌ها بسیار متفاوت از ما باشد.

Rachael Feord، عصب‌شناس از دانشگاه کمبریج می‌گوید: این مطالعه یک گام دیگر ما را به سمت دانستن این موضوع که سیستم‌های عصبی متفاوت چگونه برای حل یک مشکل واحد تکامل یافته‌اند، نزدیک‌تر کرد.

ماهی مرکب، یکی از عجیب‌ترین چشم‌ها را در دنیای حیوانات دارد. این حیوان، فقط یک نوع دریافت‌کننده نور دارد که ممکن است باعث شود دید او تنها به‌صورت سیاه و سفید باشد. اما این ماهی دارای یک مردمک منحصربه‌فرد W شکل است که احتمالا به او اجازه می‌دهد تا رنگ‌ها را به یک شیوه کاملا متفاوت از مهره‌داران دریافت کند.

زمانی که ما چشمان‌مان را فوکوس می‌کنیم، شکل لنز آن‌ها تغییر می‌کند، اما در ماهی مرکب، مکان لنز تغییر می‌کند. همچنین برخلاف ما، این حیوان دارای چشمانی هستند که در جهات مقابل هم قرار می‌گیرند و یک دید کامل ۳۶۰ درجه‌ای را تولید می‌کنند.

ماهی مرکب همچنین دارای چشمان متفاوتی از سایر سرپایان مانند اختاپوس‌ها است که نمی‌توانند چشمان خود را به سمت جلو بچرخانند و بنابراین قادر به دید سه‌بعدی برای درک عمق نیستند. ماهی مرکب می‌تواند از تفاوت‌های کوچک موجود بین آنچه که هر کدام از چشم‌های او از یک منظره واحد می‌بینند، برای تشخیص عمق استفاده کند.

ما می‌دانیم که برخی از سرپایان برآمدگی‌هایی بر روی شبکیه خود دارند که به آن‌ها اجازه می‌دهد تا عمق را براساس اینکه اشیا با چه سرعتی به داخل یا بیرون فوکوس می‌لغزند، تشخیص دهند. اما همانطور که گفته شد ماهی مرکب برخلاف خویشاندوان خود، می‌تواند چشمانش را به سمت جلو بچرخاند. بنابراین پژوهشگران فکر می‌کردند که این ماهی ممکن است متفاوت از سایر سرپایان باشد و توانایی استفاده از دید سه‌بعدی را داشته باشد.

دانشمندان برای بررسی این موضوع، از یک عینک‌ سه‌بعدی بر روی چشمان ۱۴ ماهی مرکب استفاده کردند و سپس به آن‌ها آموزش دادند تا در حالیکه عینک بر روی چشمان‌شان بود، به یک شکار حمله کنند.

مخزن آب حاوی این ماهی‌ها، در مقابل یک صفحه کامپیوتری قرار داده شد و دو میگوی متحرک با رنگ‌های متفاوت به آن‌ها نشان داده شد. تصاویر میگوها طوری ساخته شده بود که از طریق عینک‌های سه‌بعدی، در جلو یا پشت صفحه ظاهر گردند. اگر ماهی‌ها از دید سه‌بعدی استفاده می‌کردند، در این صورت به آن تصاویر حمله می‌کردند.

و این همان چیزی بود که اتفاق افتاد. Trevor Wardill، عصب‌شناس از دانشگاه مینه‌سوتا می‌گوید: نحوه عکس‌العمل ماهی‌های مرکب به آن تصاویر، به‌وضوح نشان می‌دهد که آن‌ها به هنگام شکار از دید سه‌بعدی استفاده می‌کنند. زمانی که تنها یک چشم بتواند میگو را ببیند، به این معنی است که دید سه‌بعدی امکان‌پذیر نبوده و حیوانات زمان بیشتری را برای تعیین محل دقیق شکار صرف می‌کنند. اما وقتی که هر دو چشم بتوانند میگو را ببینند به این معنی است که آن‌ها دید سه‌بعدی را به کار برده‌اند و در نتیجه هنگام شکار سریع‌تر تصمیم خواهند گرفت.

این ویژگی منحصربه‌فرد، ماهی مرکب را تبدیل به دومین بی‌مهره‌داری کرده است که از دید سه‌بعدی برای درک عمق استفاده می‌کند. دانشمندان قبلا نشان داده‌اند که حشره آخوندک هم توانایی درک عمقی دوچشمی دارد. البته دید سه‌بعدی آخوندک بسیار متفاوت از دید سه‌بعدی انسان است. ما می‌توانیم عمق را در صحنه‌های ایستا درک کنیم، اما درک عمق آخوندک تنها بر روی چیزهایی که متحرک هستند، فوکوس می‌کند.

اینکه دید سه‌بعدی ماهی مرکب چگونه کار می کند، هنوز مشخص نیست، اما این توانایی ممکن است در نتیجه پروسه کاملا پیچیده‌ای باشد که نه در چشمان حیوان بلکه در داخل مغز او اتفاق می‌افتد.

Paloma Gonzalez-Bellido، عصب‌شناس از کالج علوم بیولوژیکی می‌گوید: در حالیکه چشمان ماهی مرکب بسیار شبیه به چشمان انسان است، اما مغز او خیلی متفاوت است. ما می‌دانیم که مغز ماهی مرکب مانند مغز انسان بخش‌بندی‌شده نیست و مثلا یک قسمت اختصاصی برای پردازش بینایی ندارد. بررسی‌های ما نشان می‌دهد که باید ناحیه‌ای در مغز این حیوان وجود داشته باشد که تصاویر چشم چپ و راست ماهی را مقایسه کرده و تفاوت آن‌ها را محاسبه می‌کند.

مرحله بعدی این مطالعه قرار است بررسی مدارهای مغز ماهی مرکب باشد که نحوه انجام محاسبات دید سه‌بعدی در مغز او را مورد بررسی قرار خواهد داد.

این تحقیق در مجله Science Advances چاپ شده است.

نوشته دانشمندان از عینک سه‌بعدی برای بررسی بینایی ماهی مرکب استفاده کردند اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.