Снопови митохондрија (жуто) унутар конуса фоторецептора гофера играју неочекивану улогу у прецизнијем фокусирању дифузне светлости (сјај одоздо) (плави сноп).Ово оптичко понашање може побољшати вид тако што пигменте у конусним ћелијама чини ефикаснијим у хватању светлости.
Комарац вас посматра кроз низ микро сочива.Окрећеш главу, држиш мухарицу у руци и гледаш у вампира својим скромним оком са једним сочивом.Али испоставило се да можете да видите једни друге – и свет – више него што мислите.
Студија објављена прошлог месеца у часопису Сциенце Адванцес открила је да унутар ока сисара, митохондрије, органеле које хране ћелије, могу преузети другу улогу микросочива, помажући да се светлост фокусира на фотопигменте, ови пигменти претварају светлост у нервне сигнале за мозак да тумачити.Налази показују запањујуће сличности између очију сисара и сложених очију инсеката и других зглавкара, што сугерише да наше очи имају латентну оптичку сложеност и да је еволуција направила веома древни део наше ћелијске анатомије пронађен за нове употребе.
Сочиво на предњем делу ока фокусира светлост из околине на танак слој ткива позади, који се зове мрежњача.Тамо ћелије фоторецептора - чуњеви који боје наш свет и шипке које нам помажу да се крећемо при слабом осветљењу - апсорбују светлост и претварају је у неуронске сигнале који иду до мозга.Али фотопигменти се налазе на самом крају фоторецептора, одмах иза дебелог митохондријалног снопа.Чудан распоред овог снопа претвара митохондрије у наизглед непотребне препреке за расипање светлости.
Митохондрије су „последња баријера“ за светлосне честице, рекао је Веи Ли, виши истраживач на Националном институту за очи и главни аутор рада.Дуги низ година, научници за вид нису могли да разумеју овај чудан распоред ових органела - на крају крајева, митохондрије већине ћелија се држе њихове централне органеле - језгра.
Неки научници су сугерисали да су ови снопови можда еволуирали недалеко од места где се светлосни сигнали претварају у неуронске сигнале, енергетски интензиван процес који омогућава да се енергија лако пумпа и брзо испоручује.Али онда су истраживања почела да показују да фоторецепторима није потребно толико митохондрија за енергију – уместо тога, они могу добити више енергије у процесу који се зове гликолиза, који се дешава у желатинозној цитоплазми ћелије.
Ли и његов тим су сазнали о улози ових митохондријалних тракта анализирајући конусне ћелије гофа, малог сисара који има одличан дневни вид, али је заправо слеп ноћу јер су његови конусни фоторецептори несразмерно велики.
Након што су компјутерске симулације показале да митохондријски снопови могу имати оптичка својства, Ли и његов тим су започели експерименте на стварним објектима.Користили су танке узорке мрежњаче веверице, а већина ћелија је уклоњена осим неколико чуњева, тако да су „добили само врећу митохондрија“ уредно спаковану унутар мембране, рекао је Ли.
Осветљавањем овог узорка и пажљивим испитивањем под посебним конфокалним микроскопом који је дизајнирао Џон Бол, научник у Лијевој лабораторији и главни аутор студије, пронашли смо неочекивани резултат.Светлост која пролази кроз митохондријални сноп изгледа као светао, оштро фокусиран сноп.Истраживачи су снимили фотографије и видео снимке светлости која продире у таму кроз ова микросочива, где фотопигменти чекају у живим животињама.
Митохондријски сноп игра кључну улогу, не као препрека, већ у испоруци што више светлости фоторецепторима уз минималан губитак, каже Ли.
Користећи симулације, он и његове колеге су потврдили да ефекат сочива првенствено изазива сам митохондријски сноп, а не мембрана око њега (иако мембрана игра улогу).Необичност природне историје гофа такође им је помогла да покажу да је облик митохондријалног снопа кључан за његову способност да се фокусира: током месеци када гопхер хибернира, његови митохондријални снопови постају неуређени и смањују се.Када су истраживачи моделирали шта се дешава када светлост прође кроз митохондријски сноп успаване веверице, открили су да она не концентрише светлост толико колико када је испружена и високо уређена.
У прошлости, други научници су сугерисали да би митохондријски снопови могли помоћи у прикупљању светлости у мрежњачи, примећује Џенет Спероу, професор офталмологије на Медицинском центру Универзитета Колумбија.Међутим, идеја је деловала чудно: „Неки људи попут мене су се смејали и рекли: 'Хајде, да ли заиста имате толико митохондрија да водите светлост?'- рекла је."То је заиста документ који то доказује - и веома је добар."
Ли и његове колеге верују да би оно што су приметили код гофова могло да се дешава и код људи и других примата, који имају веома сличну пирамидалну структуру.Они мисле да би то чак могло да објасни феномен који је први пут описан 1933. године под називом Стајлс-Крофордов ефекат, у коме се светлост која пролази кроз сам центар зенице сматра светлијом од светлости која пролази под углом.Пошто централно светло може бити више фокусирано на митохондријски сноп, истраживачи мисле да би могло бити боље фокусирано на пигмент конуса.Они сугеришу да би мерење ефекта Стилес-Цравфорд могло помоћи у раном откривању болести мрежњаче, од којих многе доводе до оштећења и промена митохондрија.Лијев тим је желео да анализира како болесне митохондрије другачије фокусирају светлост.
То је „прелеп експериментални модел“ и веома ново откриће, рекао је Јиронг Пенг, доцент офталмологије на УЦЛА који није био укључен у студију.Биће занимљиво видети да ли ови митохондријални снопови могу да функционишу и унутар штапова за побољшање ноћног вида, додао је Пенг.
Барем у чуњићима, ове митохондрије су могле еволуирати у микросочива јер су њихове мембране састављене од липида који природно преламају светлост, рекао је Ли."То је једноставно најбољи материјал за ову функцију."
Чини се да липиди такође налазе ову функцију негде другде у природи.Код птица и гмизаваца, структуре које се називају капљице уља су се развиле у мрежњачи које служе као филтери у боји, али се такође сматра да функционишу као микросочива, као што су митохондријски снопови.У великом случају конвергентне еволуције, птице које круже изнад главе, комарци зују око свог дивног људског плена, ово читате са одговарајућим оптичким карактеристикама које су еволуирале независно – адаптације које привлаче гледаоце.Овде долази јасан и светао свет.
Напомена уредника: Ииронг Пенг је добио подршку Клингенстеин-Симонс Фелловсхип, пројекат који је делимично подржан од стране Симонс фондације, која такође финансира овај независно уређивачки часопис.Одлука о финансирању Симмонс фондације не утиче на наше извештавање.
Исправка: 6. април 2022. Наслов главне слике првобитно је погрешно идентификовао боју митохондријалних снопова као љубичасту уместо жуту.Љубичасто бојење је повезано са мембраном која окружује сноп.
Часопис Куанта модерира критике како би промовисао информисан, смислен и цивилизован дијалог.Коментари који су увредљиви, богохулни, самопромотивни, обмањујући, некохерентни или који нису у вези са темом биће одбијени.Модератори су отворени током уобичајеног радног времена (по њујоршком времену) и могу прихватити само коментаре написане на енглеском.
Време поста: 22.08.2022
