Всего одна молекула позволяет нам видеть на миллионы цветов больше, чем наши домашние животные
Довольно сложно представить мир чужими глазами, особенно разных животных. Но новое исследование с использованием выращенной в лаборатории сетчатки человека показывает, что даже у разных людей наше зрение чрезвычайно разнообразно. Это исследование было опубликовано в журнале PLOS Biology.
И это может быть связано с тем, как в нашей сетчатке формируются красные и зеленые колбочки. Колбочки — это светочувствительные клетки в глазах позвоночных; их комбинированная реакция на волны разной длины обеспечивает цветовое зрение.
Люди и некоторые близкородственные приматы — одни из единственных известных млекопитающих, которые могут видеть красный, а также зеленый и синий цвета.
Другие животные также могут видеть красный цвет, как многие птицы и некоторые насекомые. Вид зрения, которым обладает животное, тесно связан с его эволюцией наряду с растениями, производящими плоды и цветы. Эта способность оказалась весьма полезной, например, для обнаружения спелого красного яблока среди густого зеленого покрова.
Еще одним млекопитающим, способным видеть красный цвет, является медовый опоссум (tarsipes rostratus). Этот австралийский сумчатый опылитель обладает птичьей способностью собирать нектар из краснеющей банксии, что является захватывающим примером конвергентной эволюции.
Наши красные и зеленые колбочки в основном идентичны, но имеют немного разный химический состав, определяющий, какой цвет они распознают. Белок под названием опсин бывает двух разных «ароматов»: чувствительный к красному и чувствительный к зеленому, и их генетические «рецепты» расположены бок о бок на Х-хромосоме.
Поэтому им очень легко запутаться в рекомбинации, что приводит к вариациям врожденной красно-зеленой цветовой слепоты.
Теперь новое исследование дает некоторую ясность относительно того, что на самом деле представляют собой эти ключевые ингредиенты, определяющие зрение, составляющие всего 4-процентную разницу между генами, которые кодируют эти белки.
Раньше мы думали, что определение конусов происходит в основном случайным образом, хотя более поздние исследования показали, что определенную роль играет уровень гормонов щитовидной железы.
Но команда из Университета Джона Хопкинса и Вашингтонского университета обнаружила, что уровни молекулы, полученной из витамина А, называемой ретиноевой кислотой, влияют или нарушают соотношение красно-зеленых колбочек, по крайней мере, в случае их сетчатки, выращенной в лаборатории.
«Эти органоиды сетчатки позволили нам впервые изучить эту очень специфичную для человека черту», — говорит биолог развития Роберт Джонстон из Университета Джонса Хопкинса. «Это огромный вопрос о том, что делает нас людьми, что отличает нас».
В лаборатории сетчатка, подвергшаяся воздействию большего количества ретиноевой кислоты на ранних стадиях развития (первые 60 дней), привела к более высокому соотношению зеленых колбочек в органоиде через 200 дней, в то время как незрелые колбочки, подвергшиеся воздействию низких уровней кислоты, позже развились в красные колбочки.
Время тоже имеет значение. Если ретиноевую кислоту вводили через 130 дней, эффект был таким же, как если бы ее вообще не добавляли. Это говорит о том, что кислота рано определяет тип шишек и не может заставить красные шишки «переключиться» на уже созревшие зеленые шишки.
Все выращенные в лаборатории сетчатки имели одинаковую плотность колбочек, что позволило команде исключить гибель колбочек, влияющую на соотношение красного и зеленого.
Биолог развития Сара Хадыняк, которая была соавтором исследования в Университете Джонса Хопкинса, говорит, что их результаты имеют значение для выяснения того, как именно ретиноевая кислота действует на гены.
Чтобы понять, насколько это может повлиять на зрение человека, исследователи изучили сетчатку 738 взрослых мужчин без признаков нарушения цветового зрения.
Исследователи были поражены естественным изменением соотношения красных и зеленых колбочек в этой группе.
«Наблюдение того, как у людей изменились пропорции зеленых и красных колбочек, было одним из самых удивительных результатов нового исследования», — говорит Хадыняк.
Непонятно, как такое большое изменение могло произойти, не влияя на изменения в зрении. Как выразился Джонстон, «если бы эти типы клеток определяли длину человеческой руки, разные соотношения дали бы удивительно разную длину рук».
Обсудим?
Смотрите также:
