მიტოქონდრიების (ყვითელი) ჩალიჩები გოფერის ფოტორეცეპტორების კონუსებში მოულოდნელ როლს თამაშობს დიფუზური სინათლის (ბზინვარება ქვემოდან) უფრო ზუსტ ფოკუსირებაში (ლურჯი სხივი).ამ ოპტიკურ ქცევას შეუძლია გააუმჯობესოს მხედველობა კონუსურ უჯრედებში არსებული პიგმენტების უფრო ეფექტური გახდის სინათლის დაჭერაში.
კოღო გიყურებს მიკროლინზების მასივის მეშვეობით.თავს აბრუნებ, ხელში ბუზის წყალი გიჭირავს და ვამპირს შენი თავმდაბალი, ერთი ლინზიანი თვალით უყურებ.მაგრამ გამოდის, რომ თქვენ შეგიძლიათ ნახოთ ერთმანეთი - და სამყარო - იმაზე მეტად, ვიდრე ფიქრობთ.
გასულ თვეში გამოქვეყნებულმა კვლევამ, რომელიც ჟურნალ Science Advances-ში გამოქვეყნდა, აჩვენა, რომ ძუძუმწოვრების თვალში, მიტოქონდრიებმა, უჯრედების მკვებავმა ორგანელებმა, შეუძლიათ მიიღონ მეორე მიკროლინზის როლი, რაც ხელს უწყობს სინათლის ფოკუსირებას ფოტოპიგმენტებზე, ეს პიგმენტები გარდაქმნის შუქს ტვინის ნერვულ სიგნალებად ინტერპრეტაცია.აღმოჩენები აჩვენებენ გასაოცარ მსგავსებას ძუძუმწოვრების თვალებსა და მწერების და სხვა ფეხსახსრიანების ნაერთ თვალებს შორის, რაც იმაზე მეტყველებს, რომ ჩვენს თვალებს ფარული ოპტიკური სირთულე აქვს და რომ ევოლუციამ ჩვენი უჯრედული ანატომიის ძალიან უძველესი ნაწილი ახალი გამოყენებისთვის გამოავლინა.
თვალის წინა ლინზა გარემოდან მომდინარე შუქს ამახვილებს უკანა ქსოვილის თხელ ფენაზე, რომელსაც ბადურა ეწოდება.იქ ფოტორეცეპტორული უჯრედები - კონუსები, რომლებიც აფერადებენ ჩვენს სამყაროს და ღეროები, რომლებიც გვეხმარება ნავიგაციაში დაბალ შუქზე - შთანთქავს სინათლეს და გარდაქმნის მას ტვინში მიმავალ ნერვულ სიგნალებად.მაგრამ ფოტოპიგმენტები განლაგებულია ფოტორეცეპტორების ბოლოში, სქელი მიტოქონდრიული შეკვრის უკან.ამ შეკვრის უცნაური განლაგება მიტოქონდრიებს ერთი შეხედვით არასაჭირო სინათლის გაფანტულ დაბრკოლებად აქცევს.
მიტოქონდრია არის „უკანასკნელი ბარიერი“ სინათლის ნაწილაკებისთვის, ამბობს ვეი ლი, თვალის ეროვნული ინსტიტუტის უფროსი მკვლევარი და ნაშრომის წამყვანი ავტორი.მრავალი წლის განმავლობაში, მხედველობის მეცნიერებმა ვერ გაიგეს ამ ორგანელების ეს უცნაური განლაგება - ბოლოს და ბოლოს, უჯრედების უმეტესობის მიტოქონდრია მიმაგრებულია მათ ცენტრალურ ორგანელაზე - ბირთვზე.
ზოგიერთი მეცნიერი ვარაუდობს, რომ ეს სხივები შეიძლება განვითარდეს არც თუ ისე შორს, სადაც სინათლის სიგნალები გარდაიქმნება ნერვულ სიგნალებად, ენერგიის ინტენსიური პროცესი, რომელიც საშუალებას აძლევს ენერგიას ადვილად გადატუმბოს და სწრაფად მიიტანოს.მაგრამ შემდეგ დაიწყო კვლევა იმის ჩვენება, რომ ფოტორეცეპტორებს არ სჭირდებათ იმდენი მიტოქონდრია ენერგიისთვის - სამაგიეროდ, მათ შეუძლიათ მიიღონ მეტი ენერგია გლიკოლიზის პროცესში, რომელიც ხდება უჯრედის ჟელატინის ციტოპლაზმაში.
ლიმ და მისმა გუნდმა შეიტყვეს ამ მიტოქონდრიული ტრაქტის როლის შესახებ გოფერის კონუსური უჯრედების ანალიზით, პატარა ძუძუმწოვარი, რომელსაც აქვს შესანიშნავი დღის ხედვა, მაგრამ სინამდვილეში ბრმაა ღამით, რადგან მისი კონუსის ფოტორეცეპტორები არაპროპორციულად დიდია.
მას შემდეგ, რაც კომპიუტერულმა სიმულაციამ აჩვენა, რომ მიტოქონდრიულ შეკვრას შეიძლება ჰქონდეს ოპტიკური თვისებები, ლიმ და მისმა გუნდმა დაიწყეს ექსპერიმენტები რეალურ ობიექტებზე.მათ გამოიყენეს ციყვის ბადურის თხელი ნიმუშები და უჯრედების უმეტესობა ამოიღეს რამდენიმე კონუსის გარდა, ასე რომ, მათ „მიტოქონდრიის ტომარა მიიღეს“ მემბრანაში ლამაზად შეფუთული, თქვა ლიმ.
ამ ნიმუშის განათებით და მისი გულდასმით შესწავლით სპეციალური კონფოკალური მიკროსკოპის ქვეშ, რომელიც შექმნილია ლის ლაბორატორიის მეცნიერისა და კვლევის წამყვანი ავტორის ჯონ ბურთის მიერ, ჩვენ აღმოვაჩინეთ მოულოდნელი შედეგი.მიტოქონდრიულ სხივში გამავალი სინათლე ჩნდება როგორც ნათელი, მკვეთრად ორიენტირებული სხივი.მკვლევარებმა გადაიღეს ფოტოები და ვიდეოები სიბნელეში ამ მიკროლინზების მეშვეობით, სადაც ცოცხალ ცხოველებში ფოტოპიგმენტები ელოდება.
მიტოქონდრიული შეკვრა მთავარ როლს თამაშობს არა როგორც დაბრკოლება, არამედ ფოტორეცეპტორებისთვის რაც შეიძლება მეტი სინათლის მიწოდებაში მინიმალური დანაკარგით, ამბობს ლი.
სიმულაციების გამოყენებით მან და მისმა კოლეგებმა დაადასტურეს, რომ ლინზების ეფექტს, პირველ რიგში, თავად მიტოქონდრიული შეკვრა იწვევს და არა მის გარშემო არსებული მემბრანა (თუმცა მემბრანა თამაშობს როლს).გოფერის ბუნებრივი ისტორიის უცნაურობამ ასევე დაეხმარა მათ იმის დემონსტრირებაში, რომ მიტოქონდრიული შეკვრის ფორმა გადამწყვეტია მისი ფოკუსირების უნარისთვის: თვეების განმავლობაში გოფერი იზამთრებს, მისი მიტოქონდრიული შეკვრა იშლება და იკუმშება.როდესაც მკვლევარებმა შექმნეს მოდელი, თუ რა ხდება, როდესაც სინათლე გადის მძინარე ციყვის მიტოქონდრიულ შეკვრაში, მათ აღმოაჩინეს, რომ ის არ აკონცენტრირებს სინათლეს ისე, როგორც გაჭიმვისა და მაღალი მოწესრიგებისას.
წარსულში სხვა მეცნიერები ვარაუდობდნენ, რომ მიტოქონდრიული შეკვრა შეიძლება დაეხმაროს ბადურის სინათლის შეგროვებას, აღნიშნავს ჯანეტ ბეღურა, კოლუმბიის უნივერსიტეტის სამედიცინო ცენტრის ოფთალმოლოგიის პროფესორი.თუმცა, იდეა უცნაურად ჩანდა: „ზოგიერთმა ჩემნაირმა ადამიანმა იცინოდა და ამბობდა: „მოდი, მართლა იმდენი მიტოქონდრია გაქვს, რომ შუქს უხელმძღვანელოს?- მან თქვა.”ეს ნამდვილად არის დოკუმენტი, რომელიც ამას ადასტურებს – და ეს ძალიან კარგია.”
ლი და მისი კოლეგები თვლიან, რომ ის, რაც მათ აკვირდებოდნენ გოფერებს, შეიძლება ასევე ხდებოდეს ადამიანებში და სხვა პრიმატებში, რომლებსაც აქვთ ძალიან მსგავსი პირამიდული სტრუქტურა.ისინი ფიქრობენ, რომ ამან შეიძლება აიხსნას ფენომენი, რომელიც პირველად იქნა აღწერილი 1933 წელს, სახელწოდებით სტაილზ-კროუფორდის ეფექტი, რომლის დროსაც სინათლე, რომელიც გადის მოსწავლის ცენტრში, უფრო კაშკაშაა, ვიდრე კუთხით გამავალი სინათლე.იმის გამო, რომ ცენტრალური შუქი შეიძლება იყოს უფრო მეტად ფოკუსირებული მიტოქონდრიულ შეკვრაზე, მკვლევარები ფიქრობენ, რომ ის უკეთესად შეიძლება იყოს კონუსურ პიგმენტზე.ისინი ვარაუდობენ, რომ სტაილზ-კროუფორდის ეფექტის გაზომვამ შეიძლება ხელი შეუწყოს ბადურის დაავადებების ადრეულ გამოვლენას, რომელთაგან ბევრი იწვევს მიტოქონდრიულ დაზიანებას და ცვლილებებს.ლის გუნდს სურდა გაეანალიზებინა, თუ როგორ განსხვავებულად ამახვილებენ ყურადღებას დაავადებული მიტოქონდრია სინათლეს.
ეს არის „მშვენიერი ექსპერიმენტული მოდელი“ და ძალიან ახალი აღმოჩენა, თქვა ირონგ პენმა, UCLA-ს ოფთალმოლოგიის ასისტენტმა პროფესორმა, რომელიც არ იყო ჩართული კვლევაში.საინტერესო იქნება თუ არა ამ მიტოქონდრიულ შეკვრას შეუძლია თუ არა ღეროების შიგნით ფუნქციონირება ღამის ხედვის გასაუმჯობესებლად, დასძინა პენგმა.
ყოველ შემთხვევაში, კონუსებში, ეს მიტოქონდრიები შეიძლება განვითარებულიყო მიკროლინზებად, რადგან მათი მემბრანები შედგება ლიპიდებისგან, რომლებიც ბუნებრივად არღვევენ სინათლეს, თქვა ლიმ.”ეს უბრალოდ საუკეთესო მასალაა ფუნქციისთვის.”
ლიპიდები ამ ფუნქციას ბუნების სხვაგანაც პოულობენ.ფრინველებსა და ქვეწარმავლებში ბადურაზე განვითარდა სტრუქტურები, რომლებსაც ნავთობის წვეთები ეძახიან, რომლებიც ფერადი ფილტრების ფუნქციას ასრულებენ, მაგრამ ასევე ფიქრობენ, რომ ფუნქციონირებს როგორც მიკროლინზები, როგორიცაა მიტოქონდრიული შეკვრა.კონვერგენტული ევოლუციის გრანდიოზულ შემთხვევაში, ფრინველები ტრიალებს თავზე, კოღოები ზუზუნებენ თავიანთი ლაღი ადამიანის მტაცებლის ირგვლივ, თქვენ ამას კითხულობთ შესაბამისი ოპტიკური მახასიათებლებით, რომლებიც დამოუკიდებლად განვითარდა - ადაპტაციები, რომლებიც იზიდავს მაყურებელს.აქ მოდის ნათელი და ნათელი სამყარო.
რედაქტორის შენიშვნა: ირონგ პენგმა მიიღო კლინგენშტეინ-სიმონსის სტიპენდიის მხარდაჭერა, პროექტი, რომელსაც ნაწილობრივ მხარს უჭერს Simons Foundation, რომელიც ასევე აფინანსებს ამ დამოუკიდებლად რედაქტირებულ ჟურნალს.Simmons Foundation-ის დაფინანსების გადაწყვეტილება გავლენას არ ახდენს ჩვენს მოხსენებაზე.
შესწორება: 2022 წლის 6 აპრილი, მთავარი სურათის სათაურმა თავდაპირველად არასწორად განსაზღვრა მიტოქონდრიული შეკვრების ფერი, როგორც მეწამული, ნაცვლად ყვითელი.იისფერი შეღებვა ასოცირდება შეკვრის მიმდებარე გარსთან.
ჟურნალი Quanta არეგულირებს მიმოხილვებს, რათა ხელი შეუწყოს ინფორმირებული, შინაარსიანი და ცივილიზებული დიალოგის განვითარებას.კომენტარები, რომლებიც არის შეურაცხმყოფელი, მკრეხელური, თვითრეკლამირება, შეცდომაში შემყვანი, არათანმიმდევრული ან თემის მიღმა იქნება უარყოფილი.მოდერატორები ღიაა ჩვეულებრივ სამუშაო საათებში (ნიუ-იორკის დროით) და შეუძლიათ მიიღონ მხოლოდ ინგლისურ ენაზე დაწერილი კომენტარები.
გამოქვეყნების დრო: აგვისტო-22-2022
