13/01/04
פיתוח טכנולוגיית מיקרו, כך שמדענים יכולים לחדור ביתר קלות לעולם המיקרו. אבל תחת מיקרוסקופ רגיל, מראה התא זהה, קשה להבחין בינו לבין עצמו. לשם כך, מדענים המציאו מגוון דרכים: שימוש בטכנולוגיית הנדסה גנטית כדי לשנות את התאים, שימוש בצביעה של תאים שונים... לבסוף, למראה המיקרוסקופ, התא כבר אינו מונוטוני, אלא נוף יפהפה.
בין אם נרצה בכך ובין אם לא, מול האובייקט, העיניים תמיד ישתמשו באותו סוג של איסוף מידע: תאי רשתית לוכדים פוטונים. המידע יועבר למוח, מה שמאפשר לצלם את התמונה. אם האובייקט קטן מדי, השתקפות הפוטון קטנה מדי, והעין האנושית לא תוכל לראות את המבנה שלו. בשלב זה, עלינו להתבונן בטכניקה המיקרוסקופית. מאמר זה מראה שלתמונות יש לא רק ערך אקדמי חשוב, אלא גם יופי אמנותי חזק. תמונות אלו מייצגות את טכניקות המיקרוסקופיה האופטית המתקדמות ביותר במחקר ביולוגי.
כיום, מיקרוסקופיה אופטית עוברת שינוי חסר תקדים. מדענים משתמשים בסמני פלואורסצנציה חדשניים ובטכנולוגיית הנדסת גנים לשינוי דגימות רקמה, ומאפשרים למיקרוסקופ לגוון את דגימות הרקמה, ופותחים את הדלת המובילה ל"גילוי". זוהי טכנולוגיה חדשה שחוקרת החוקרים. באמצעות טכניקה זו, כל עצב במוח של עכבר מציג מגוון צבעים, קריא, ומאפשר לנו לנתח את מורכבות מעקב הרשת העצבית של אקסון ספציפי, וגם לשרטט מיפוי מלא של הרשת העצבית - בטכנולוגיית הדמיה ישנה, בלתי אפשרי להשלים את המשימה.
דיוק המיקרוסקופ גם הוא השתפר. אנו יכולים לסמן חלבון מסוים, ולאחר מכן להשתמש במיקרוסקופ כדי לצפות בפעילותו בקו הארגון; חלוקת תאים והתמיינות בתהליך של כל פרט, וגם ניתן לקלוט הכל במבט חטוף. חוקרים יכולים ללכוד במהירות באור בהיר, ללכוד אירועים מיידיים בתוך תא או רקמה, כדי לצפות בתהליכי חיים תוך תאיים עדינים תחת אור חלש. עם התפתחות טכנולוגיית המיקרו, הסתירה בין מהירות ורזולוציית רכישת התמונה תיפתר.
כיום, מספר טכניקות מיקרוסקופיות יכולות אפילו לאתר את המבנים הביולוגיים העדינים ביותר (וטיפול נצפה במספר רב של נתוני תצפית), היישום הרחב של טכניקות אלו, כדי שנבין את מהות החיים, הניח את היסודות האיתן.
מוחות מורכבים: באמצעות מיקרוסקופיה דו-פוטונית (2-photon microscopy) של אוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו, צילום של תומאס דירנק (Thomas Deerinck), דגימות רקמה מוחית של עכבר בעובי 400 מיקרומטר בלבד בעלות מיקרו-מבנה עדין (בתמונה למעלה). הירוק מייצג תאי פורקינג'ה (נוירון פורקינג'ה), האדום מייצג אסטרוציטים (תאי גליה), הכחול מייצג את הגרעין. ז'אן ריבט (Livet Jean), אוניברסיטת הרווארד, באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית (microscopy confocal), צירפה פרוסות רקמת גזע מוח של עכבר מהונדסות גנטית (340 מיקרומטר). כתוצאה מהשינוי הגנטי, כל נוירון בעכבר מציג צבע שונה (ראה להלן). כדי לתת לנוירונים צבע שונה (כלומר, "Brainbow"), מדענים יוכלו לצפות בכיוון של אקסון בודד ברשת העצבים המורכבת.
מבנה הרקמה של האוזן הפנימית של העכבר
מכיוון שהמרחב צר וקשה להפרידו, קשה מאוד לצפות במבנה האוזן הפנימית. סוניה פיוט (סוניה פיוט) בקמפוס וילמינגטון של אוניברסיטת צפון קרוליינה לכדה תאי שיער באוזן הפנימית של עכבר (למעלה משמאל). ניתן להמיר באופן מכני גלי קול לאות דופק חשמלי. בתמונה, תאי השערה ירוקים, ותאי תאי השערה אדומים וכחולים, ואז הגרעין (טכניקת מיקרוסקופיה קונפוקלית). גלן מקדונלד (מקדונלד גלן), מאוניברסיטת וושינגטון, משתמש בשיטת צביעה דומה כדי ללכוד את מבנה הרקמה של האוזן הפנימית של עכבר (מיקרוסקופיה קונפוקלית).
סיבי שריר בדרוזופילה
תאי שריר מהווים רקמת שריר קשוחה. חתך רוחב של שרירי הלשון של עכברים הוצג בתמונה למעלה, שצולמה על ידי תומאס דירנק (Thomas Deerinck) מאוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו. התמונה הבאה מציגה את ידו של הרמן אברלי (Aberle Hermann) מאוניברסיטת מינסטר, גרמניה, המציגה את סיבי השריר המוגדלים של זבובי הפירות. בגלל השונות הגנטית, סיבי השריר של זבוב הפירות נראים לא מאורגנים (מיקרוסקופיה קונפוקלית).
עצם עיזים 4 פעמים
הסנפירים ועצם העז: שתי תמונות מציגות את מבנה הרקמה הצפוף של גוף בעל החוליות. רמת גן, ישראל, שמואל זילברמן הציב עצם סנפיר דג מוגדלת פי מאה, ועליה היה צבע מנומר (באמצעות טכנולוגיית תאורת סיבים אופטיים). על מנת לצפות בשינויים ביצירת העצם בצפיפות המינרלים בעצם ובתכולת המינרלים בדרגה הולכת וגדלה, במרכז הסרטן מו מופט של העיר טמפה, פלורידה, מארק לויד ונואל קלארק הוגדלה עצם העז פי ארבעה (ראה תרשים, מיקרוסקופ הירונו).
עצם עיזים 4 פעמים
הסנפירים ועצם העז: שתי תמונות מציגות את מבנה הרקמה הצפוף של גוף בעל החוליות. רמת גן, ישראל, שמואל זילברמן הציב עצם סנפיר דג מוגדלת פי מאה, ומעליה נראה הסתיו המנומר (באמצעות טכנולוגיית תאורת סיבים אופטיים). על מנת לצפות בשינויים ביצירת העצם בצפיפות המינרלים בעצם ובתכולת המינרלים בדרגה הולכת וגדלה, במרכז הסרטן מו מופט של טמפה, פלורידה, ע"ש מארק לויד ונואל קלארק, ע"ש נואל קלארק, הוגדלה עצם העז פי ארבעה (ראו תרשים, מיקרוסקופיית הירונאו). מיקרוטובולים נוצרים סביב הכרומוזומים (כחול).
הנה יאן שמורנזה (Sch-moranzer Jan), מאוניברסיטת קולומביה, קרום התא של התאים שטופלו בהרעבת סרום, ומבנה המיקרוטובולים (ירוק). מנקודת המבט של הגרף, המיקרוטובולים של הפיברובלסטים הראו התנהגות חריגה. קוטר המיקרוטובולים הוא כ-20 ננומטר, בדרך כלל, כאשר יש פער בקרום התא, המיקרוטובולים יתקבצו במקום הפער, אך המצב אינו המקרה. בתא הבין-פאזה, דיוק U-סרדר, טולו (U. serdar Tulu) באופק ברוחב 138 מיקרומטר לכדו את הכרומוזום (כחול) סביב היווצרות המיקרוטובולים (צהוב, למטה).
בתמונות האלה, אני לא יכול שלא לחשוב על הפיזיקאי המפורסם ריצ'רד פיינמן (פיינמן ריצ'רד) ב"כיף" שבסיפור. חבר של פיינמן חשב שמדענים מכירים את יופיים של פרחים לא באופן עמוק, אלא גם את הפרחים היפים שנפתחים בשש ושבע, ובסופו של דבר הופכים לדברים לא מעניינים. פיינמן לא הסכים עם נקודת המבט של החבר, ואמר: "אני חושב שהוא באמת קצת מצחיק. קודם כל, מה ההבדל ביני לבין מה שאני רואה? אני מאמין שגם אם אין לי את אותה הכשרה אסתטית כמו שלו, אני גם יכול להעריך את יופיו של פרח... בואו נדמיין בתנועת תאים, האם המבוכה שלו אינה יופי? כלומר, יופיו של הפרח אינו רק בצורה המקרוסקופית, בעולם המיקרוסקופי, המבנה הפנימי שלו מרתק באותה מידה. ופרחים לחרקים של ההשגחה וללחימה יאן, וזה כשלעצמו דבר מעניין מאוד, מהצד שחרקים עשויים גם להיות מסוגלים להבחין בין צבעים. כדי לראות את הפרחים היפים, אני רוצה לברר שאלה: בעלי החיים הנמוכים יותר גם יודעים להעריך את יופיים של פרחים? מדוע יש להם את היכולת לטעום? שאלות מעניינות אלה הוכיחו שידע מדעי רק יגרום לפרחים להיות מסתוריים יותר, מרגשים יותר, מעוררי יראת כבוד יותר."
