داخل كل خلية توجد شبكة من الأنابيب الرفيعة — الأنابيب الدقيقة. تعمل هذه الأنابيب كسقالات بناء وقضبان في الوقت نفسه: فهي تحافظ على شكل الخلية وتنقل البضائع. تتكون هذه الأنابيب من بروتين التوبيولين (tubulin) وتتوهج بشكل طبيعي خافت تحت الأشعة فوق البنفسجية. تساءل العلماء: هل يمكن جعل هذا التوهج أقوى أو أضعف عند الطلب؟
المفتاح للتحكم هو الحمض الأميني التربتوفان. فهو يمتص الأشعة فوق البنفسجية ويعيد إصدارها كضوء مرئي. في الأنابيب الدقيقة، توجد جزيئات التربتوفان على السطح وتؤثر على بعضها البعض: إذا كانت متقاربة ومنتظمة، يكون التوهج أكثر سطوعًا؛ وإذا كانت متناثرة ومهتزة، يكون باهتًا. قام مؤلفو العمل بمحاكاة حاسوبية لكيفية تغيير إعادة ترتيب التربتوفان للتوهج، ثم تحققوا من ذلك في تجارب على بروتين من خلايا الخنزير. اتضح أن تجميع جزيئات التوبيولين المنفردة في أنابيب يعزز التوهج عند التعرض لضوء بطول موجة 280 نانومتر. وإذا أضيف تربتوفان حر إلى المحلول، فإنه يخمد توهج الأنابيب — مثل ضوضاء إضافية في أوركسترا.
الهدف العملي هو تعلم كيفية دمج علامات مضيئة مباشرة في الهيكل الخلوي. يمكن أن تعمل هذه الأنابيب كأجهزة استشعار: على سبيل المثال، تغيير سطوعها عند ظهور مادة معينة أو عند تلف الخلية. هذه خطوة نحو "الفوتونيات الحية" — أجهزة تعمل بالبروتينات بدلاً من السيليكون.
الأنابيب الدقيقة رفيعة جدًا لدرجة أن قطرها أصغر بـ 10 000 مرة من سمك شعرة الإنسان، ومع ذلك تتحمل الضغط والشد مثل الدعامات الفولاذية للجسر.
في فيلم "الرحلة الداخلية"، يسافر الأبطال داخل جسم الإنسان — يمكن أن تكون الأنابيب الدقيقة المضيئة نظام إنذار هناك.