Кішки і миші не надто люблять один одного, а між тим і у тих, і в інших використовується дуже незвичайний механізм для посилення нічного зору.
... Як і інші нічні тварини: ДНК деяких з клітин ока упаковується таким чином, що утворює крихітні лінзи, що допомагають ефективно фокусувати світло. Такі несподівані висновки дослідження, яке було проведено німецькими вченими.
Робота була присвячена рецепторним клітинам, що сприймають світло, «паличкам» (паличкоглядним глядацьким клітинам), розташованим на сітківці ока. Палички відповідальні саме за нічний зір і збирають слабке розсіяне світло. Другий тип фоторецепторних клітин - колбочки - працюють при яскравому освітленні. Палички настільки чутливі, що здатні зареєструвати попадання одного-єдиного фотона, тоді як колбочкам їх потрібні десятки, а то й сотні. Зате в них є тільки один фоточутливий пігмент, і палички створюють тільки чорно-білу картинку (біля колбочок їх 3, і зображення вони формують кольорове).
Варто також нагадати, що генетичний матеріал всіх клітин міститься в їх ядрах, в нитевидній молекулі ДНК, причому у вищих організмів нитка багаторазово скручена і упакована в хромосоми. Коли клітині необхідно рахувати інформацію з певної ділянки ДНК, спеціальні білки розплутують потрібну частину нитки ДНК, а після інші упаковують їх назад. Як правило, ті гени, до яких клітина звертається постійно, розташовані ближче до центру ядра, де вся необхідна для роботи з ними білкова «машинерія» опиняється постійно під рукою. І навпаки: неактивні гени переміщуються до периферії ядра.
Але дослідження паличок сітківки мишей показало, що у цих клітин все йде інакше. Активні гени виштовхуються за межі ядра, а центр його займає щільно упакована ДНК, що містить неактивні гени. "Все, що має бути всередині, виявилося зовні, - дивується Борис Йоффе (Boris Joffe), один з авторів роботи, - і все, що має бути зовні, виявилося всередині. Абсолютно єретичний факт ".
Спочатку вчені не могли зрозуміти, яку мету переслідує така докорінна реконструкція. Зрештою вони вирішили вивчити палички сітківок інших організмів і подивитися, чи так йде справа і у них. Дослідивши кілька десятків ссавців, вони, нарешті, знайшли принцип. Виявилося, ця незвичайна властивість палички виявляють тільки у нічних тварин - кішок, щурів, опосумів, оленів, кроликів, тхорів. У мешканців дня все влаштовано, як зазвичай.
Але залишалося неясним, як саме нічний спосіб життя викликає цю незвичайну перебудову поведінки паличок. Вченим довелося звернутися до свого колеги з Кембріджа Йохена Гака (Jochen Guck). Він каже: «Для мене відразу стало очевидним, що ядро може працювати, як додаткова лінза».
Дійсно, розташувавши щільно упаковану ДНК в центрі ядра, можна домогтися того, що у ядра різко підвищиться показник заломлення. Щільний матеріал трохи уповільнює рух фотонів світла, тоді як розплутаний і менш щільний активний генетичний матеріал по краях і поза ядром уповільнює його не так сильно. Цей ефект і створює з ядра лінзу, що фокусує світло точно в центрі клітини.
А далі - справа анатомії. Палички упаковані в сітківці стосами, так що їх працюючі як лінзи клітинні ядра опиняються одна над одною, передаючи світло один одному по ланцюжку, ніби живе оптоволокно. Йохен Гак перевірив свою ідею на комп'ютері. Він створив модель, яка показала, що, насправді, якщо клітини-палички коплять упаковану ДНК в центрі, а «розпаковану» розподіляють по краях, як це відбувається у нічних тварин, світло може збиратися такими лінзами.
Подібний спосіб використання свята святих клітини, її ДНК, відкрився вченим вперше. У інших тварин - скажімо, риб або ящірок, функції додаткової лінзи в паличках виконують крихітні краплі масла, а використовувати для цієї мети ДНК - вкрай незвичайне рішення.
Така інверсія розташування ДНК може бути «пережитком минулого», що залишився ще від перших предків сучасних ссавців, які майже напевно всі були нічними тваринами. Сама по собі така конфігурація невигідна, адже для постійної роботи з активними генами, які виявляються розподілені в просторі, потрібна додаткова кількість робочих білків. Так що з часом у тих тварин, яким додаткова потужність нічного зору не потрібна, палички повернулися до звичайної схеми, і інверсія збереглася тільки у нічних жителів.
Варто сказати, що інші вчені досить скептично сприйняли це повідомлення. На їхню думку, у нічних тварин і без того достатньо клітин-паличок, а фотонів вночі буває так мало, що немає необхідності передавати їх від однієї клітини до іншої. Точніше кажучи, неясно, чи здатний цей механізм дійсно поліпшити нічний зір.
Читайте також про те, як сьогоднішні дослідники розкривають таємниці зору на молекулярному рівні: «Спостереження ізомерів».
За повідомленням Science News