מבט אל תוך התא באמצעות מלכודת לייזר אופטית: הוא מאתר חלקיקים מיקרוסקופיים על מנת להסיק מסקנות לגבי תנועת הרעד האקראי שלהם. גישה חדשה שפותחה על ידי חוקרי גטינגן מאפשרת להסיק מתנועות אלו עד כמה קשה, רך או נוזלי פנים התא. קרדיט: טיל מוריץ מינקר
צוות מחקר באוניברסיטת גטינגן פיתח שיטה לזיהוי תכונות התא.
בודקים אם אבוקדו קשה או רך בהסתכלות עליו? זה ידרוש הכרה כיצד מתנהגים תאי הצמח מאחורי העור. אותו דבר חל על כל שאר התאים על הפלנטה שלנו: למרות יותר מ-100 שנות מחקר אינטנסיבי, רבים ממאפייניהם נותרו חבויים בתוך התא. חוקרים מאוניברסיטת גטינגן מתארים בפרסומם האחרון ב-Nature Materials גישה חדשה שיכולה לקבוע את התכונות המכניות הקשות במיוחד לזיהוי של פנים התא על ידי מבט מקרוב.
תאים הם היחידות הבסיסיות של כל החיים והבנתם המדויקת היא גורם מפתח בהתקדמות ברפואה ובביולוגיה. עם זאת, המחקר עליהם עדיין מאתגר מכיוון ששיטות רבות הורסות את התא במהלך הניתוח. חוקרים מאוניברסיטת גטינגן חיפשו כעת רעיון חדש: הם השתמשו בתנועה התנודתית האקראית שמבצעים כל החלקיקים המיקרוסקופיים. לשם כך, תחילה הם דימו את התנודות הצפויות ולאחר מכן בדקו את התחזיות באמצעות מלכודות לייזר אופטיות שיכולות לשלוט במדויק על מיקרו-חלקיקים.
באמצעות גישה זו, צוות המחקר הצליח לנתח את התנועה של חלקיקים מיקרוסקופיים – בדיוק בטווח הננומטר וברזולוציית זמן של כ-50 מיקרו-שניות. בנוסף, הניתוח לוקח בחשבון גם את ההיסטוריה, כלומר תנועות העבר. התברר שחפצים רבים תמיד רוצים לחזור למקום מסוים לאחר שהתרחקו באקראי. החוקרים השתמשו בנטייה זו כדי לחזור לעמדה קודמת כדי להגדיר כימות חדש, מה שנקרא הרפיית הגב הממוצעת (MBR).
הצגת הרפיית גב ממוצעת (MBR)
המשתנה החדש הזה משמש כעת כמעין טביעת אצבע: הוא מכיל מידע על הגורמים לתנועות הנצפות. זה מאפשר לראשונה להבחין בין תהליכים פעילים לתהליכים תלויי טמפרטורה גרידא (תנועה בראון). "עם MBR, אנו יכולים לקבל מידע רב יותר מתנועות האובייקט מאשר בגישות הרגילות", מסביר פרופסור מתיאס קרוגר מהמכון לפיזיקה תיאורטית באוניברסיטת גטינגן.
על מנת להצהיר על תאים חיים, החוקרים יישמו את השיטה בחלק הפנימי של תאים חיים. "מכיוון שהידע שלנו על החלק הפנימי של התאים עדיין מוגבל, בתחילה לא היה ברור אם ניתן להשתמש ב-MBR גם כאן. כשראיתי את העקומות שהתקבלו, בקושי האמנתי למראה עיניי, כי ניתן היה לתאר את החלק הפנימי של התאים בצורה מדויקת מאוד באמצעות הגישות שקבענו במקור למצבים הרבה יותר פשוטים", מתפלא פרופ' טימו בץ מהמכון השלישי לפיזיקה, ראש של הניסויים.
"התוצאות מראות שהשילוב של מבט מקרוב ושיטות ניתוח חדשות וחכמות יכולות לספק תובנות לגבי האם החלק הפנימי של התאים רך, קשה או נוזלי", אומר המחבר הראשון של המחקר, טיל מינקר מהמכון השלישי לפיזיקה. העבודה מומנה על ידי האיחוד האירופי כחלק ממענק ERC Consolidator.
