Гофер фоторецепторларының конустарының ішіндегі митохондриялар шоғырлары (сары) диффузиялық жарықтың (төменнен жарқырау) (көк сәуле) дәлірек фокустауында күтпеген рөл атқарады.Бұл оптикалық әрекет конус жасушаларындағы пигменттерді жарық түсіруде тиімдірек ету арқылы көруді жақсартады.
Маса микролинза арқылы сізді бақылап тұр.Сіз басыңызды бұрып, қолыңызбен шыбын ұшқынын ұстайсыз және вампирге қарапайым, жалғыз линза көзімен қарайсыз.Бірақ сіз бір-біріңізді және әлемді сіз ойлағаннан да көбірек көре аласыз.
Өткен айда Science Advances журналында жарияланған зерттеу сүтқоректілердің көзінің ішінде митохондриялар, жасушаны қоректендіретін органеллалар екінші микролинза рөлін атқарып, жарықты фотопигменттерге шоғырландыруға көмектеседі, бұл пигменттер жарықты ми үшін жүйке сигналдарына айналдырады. түсіндіру.Нәтижелер сүтқоректілердің көздері мен жәндіктер мен басқа буынаяқтылардың күрделі көздері арасындағы керемет ұқсастықтарды көрсетеді, бұл біздің көзіміздің жасырын оптикалық күрделілігі бар екенін және эволюция жасушалық анатомияның өте көне бөлігін жаңа қолдану үшін табылғанын көрсетеді.
Көздің алдыңғы жағындағы линза қоршаған ортадан түсетін жарықты артқы жағындағы торлы қабық деп аталатын жұқа ұлпа қабатына бағыттайды.Онда фоторецепторлық жасушалар - біздің әлемді бояйтын конустар және аз жарықта жүруге көмектесетін таяқшалар - жарықты сіңіреді және оны миға баратын нейрондық сигналдарға айналдырады.Бірақ фотопигменттер фоторецепторлардың ең соңында, қалың митохондриялық байламның артында орналасқан.Бұл байламның біртүрлі орналасуы митохондрияларды қажетсіз болып көрінетін жарық шашатын кедергілерге айналдырады.
Митохондриялар жеңіл бөлшектер үшін «соңғы тосқауыл» болып табылады, деді Вей Ли, Ұлттық көз институтының аға ғылыми қызметкері және мақаланың жетекші авторы.Көптеген жылдар бойы көру қабілетін зерттейтін ғалымдар бұл органеллалардың бұл оғаш орналасуын түсіне алмады, өйткені көптеген жасушалардың митохондриялары олардың орталық органелласына - ядроға жабысады.
Кейбір ғалымдар бұл сәулелер жарық сигналдары нейрондық сигналдарға айналатын жерден алыс емес жерде дамыған болуы мүмкін деп болжайды, бұл энергияны оңай айдауға және жылдам жеткізуге мүмкіндік беретін энергияны қажет ететін процесс.Бірақ содан кейін зерттеулер фоторецепторларға энергия үшін көп митохондрия қажет емес екенін көрсете бастады, оның орнына олар жасушаның желатинді цитоплазмасында пайда болатын гликолиз деп аталатын процесте көбірек энергия ала алады.
Ли және оның командасы бұл митохондриялық тракттердің рөлі туралы күндізгі тамаша көретін кішкентай сүтқоректілердің гоферінің конус жасушаларын талдау арқылы білді, бірақ конус фоторецепторлары пропорционалды емес үлкен болғандықтан түнде соқыр болады.
Компьютерлік модельдеу митохондриялық шоғырлардың оптикалық қасиеттерге ие болуы мүмкін екенін көрсеткеннен кейін, Ли және оның командасы нақты нысандарға эксперименттер бастады.Олар тиін торының жұқа үлгілерін пайдаланды және бірнеше конустарды қоспағанда, жасушалардың көпшілігі жойылды, сондықтан олар мембрананың ішіне мұқият оралған «жай ғана митохондрияға ие болды», - деді Ли.
Бұл үлгіні жарықтандыру және оны Ли зертханасының ғалымы және зерттеудің жетекші авторы Джон Болл әзірлеген арнайы конфокальды микроскоптың астында мұқият зерттеу арқылы біз күтпеген нәтижеге тап болдық.Митохондриялық сәуле арқылы өтетін жарық жарқыраған, өткір бағытталған сәуле түрінде көрінеді.Зерттеушілер тірі жануарларда фотопигменттерді күтетін осы микролинзалар арқылы қараңғылыққа енетін жарықтың фотосуреттері мен бейнелерін түсірді.
Митохондриялық байлам кедергі ретінде емес, ең аз шығынмен фоторецепторларға мүмкіндігінше көп жарық жеткізуде маңызды рөл атқарады, дейді Ли.
Модельдеулерді қолдана отырып, ол және оның әріптестері линза әсері ең алдымен оның айналасындағы мембранадан емес, митохондриялық байламның өзінен болатынын растады (бірақ мембрана рөл атқарады).Гофердің табиғи тарихының сыры да оларға митохондриялық байламның пішіні оның назар аудару қабілеті үшін маңызды екенін көрсетуге көмектесті: гофер бірнеше ай бойы қысқы ұйықтайды, оның митохондриялық шоғырлары бұзылып, кішірейеді.Зерттеушілер жарық ұйықтап жатқан жердегі тиіннің митохондриялық шоғырынан өткенде не болатынын модельдегенде, олар жарықты созылған және жоғары реттелген кездегідей шоғырландырмайтынын анықтады.
Бұрын басқа ғалымдар митохондриялық шоғырлар торда жарық жинауға көмектесуі мүмкін деп болжаған, деп атап өтті Колумбия университетінің медициналық орталығының офтальмология профессоры Джанет Торғай.Алайда, бұл идея оғаш көрінді: «Мен сияқты кейбір адамдар күліп: «Келіңіз, сізде жарықты бағыттайтын сонша митохондрия бар ма?» деп күлді.- ол айтты.«Бұл шынымен де оны дәлелдейтін құжат және бұл өте жақсы».
Ли және оның әріптестері гоферлерде байқаған нәрселер пирамидалық құрылымы өте ұқсас адамдарда және басқа приматтарда да болуы мүмкін деп санайды.Олар бұл тіпті 1933 жылы алғаш рет сипатталған Стайлс-Кроуфорд эффектісі деп аталатын құбылысты түсіндіре алады деп ойлайды, онда қарашықтың дәл ортасынан өтетін жарық бұрышпен өтетін жарыққа қарағанда ашық болып саналады.Орталық жарық митохондриялық шоғырға көбірек шоғырлануы мүмкін болғандықтан, зерттеушілер оны конус пигментіне жақсырақ бағыттау керек деп санайды.Олар Стайлс-Кроуфорд әсерін өлшеу сетчатки ауруларын ерте анықтауға көмектесетінін болжайды, олардың көпшілігі митохондрияның зақымдалуына және өзгерістеріне әкеледі.Лидің командасы ауру митохондриялардың жарықты қалай басқаша бағыттайтынын талдағысы келді.
Бұл «әдемі эксперименталды модель» және өте жаңа жаңалық, дейді зерттеуге қатыспаған UCLA офтальмологиясының ассистенті Йиронг Пэн.Бұл митохондриялық байламдар түнгі көруді жақсарту үшін таяқшалардың ішінде де жұмыс істей алатынын білу қызықты болады, деп қосты Пэн.
Кем дегенде конустарда бұл митохондриялар микролинзаларға айналуы мүмкін еді, өйткені олардың мембраналары жарықты табиғи түрде сындыратын липидтерден тұрады, деді Ли.«Бұл мүмкіндік үшін ең жақсы материал.»
Липидтер бұл функцияны табиғаттың басқа жерінде де табатын сияқты.Құстар мен бауырымен жорғалаушылардың көз торында түсті сүзгілер қызметін атқаратын май тамшылары деп аталатын құрылымдар дамыды, бірақ сонымен бірге митохондриялық байламдар сияқты микролинзалар ретінде де жұмыс істейді деп саналады.Конвергентті эволюцияның үлкен жағдайында, құстардың төбесінде айналуы, шыбын-шіркейлер өздерінің тамаша адам олжаларының айналасында ызылдаған кезде, сіз мұны өз бетінше дамып келе жатқан сәйкес оптикалық мүмкіндіктермен оқисыз - көрермендерді қызықтыратын бейімделулер.Міне, мөлдір және жарқын әлем келеді.
Редактордың ескертпесі: Йиронг Пэн Клингенштейн-Симонс стипендиясының қолдауына ие болды, бұл жобаны Симонс қоры ішінара қолдады, ол сонымен бірге тәуелсіз өңделген журналды қаржыландырады.Симмонс қорының қаржыландыру туралы шешімі біздің есеп беруімізге әсер етпейді.
Түзету: 2022 жылдың 6 сәуірі Негізгі суреттің тақырыбы бастапқыда митохондриялық байламдардың түсін сары емес, күлгін деп қате анықтады.Күлгін бояу байламды қоршап тұрған мембранамен байланысты.
Quanta журналы ақпараттандырылған, мазмұнды және өркениетті диалогты алға жылжыту үшін шолуларды жүргізеді.Қорлайтын, балағаттайтын, өзін-өзі жарнамалайтын, жаңылыстыратын, сәйкес келмейтін немесе тақырыптан тыс пікірлер қабылданбайды.Модераторлар қалыпты жұмыс уақытында (Нью-Йорк уақыты) ашық және тек ағылшын тілінде жазылған пікірлерді қабылдай алады.
Жіберу уақыты: 22 тамыз 2022 ж
