Mitochondrijos dvigubai kaip maži lęšiai akyje

Mitochondrijos dvigubai kaip maži lęšiai akyje

Uodas žiūri jus per mikroskopinių lęšių gardelę. Žiūri atgal, laikydamas musių svaidytoją rankoje, atidžiai sekdamas kraujasiurbį savo nuolankiomis akimis. Tačiau paaiškėja, kad tai, kaip matote vienas kitą ir pasaulį, gali turėti daugiau bendro, nei jūs manote.

Praėjusį mėnesį paskelbtas tyrimas Mokslo pažanga nustatė, kad žinduolių akyse mitochondrijos, organelės, maitinančios ląsteles, gali atlikti antrą vaidmenį kaip mikroskopiniai lęšiai, padedantys sutelkti šviesą į fotoreceptorių pigmentus, kurie paverčia šviesą nerviniais signalais, kuriuos smegenys gali interpretuoti. Išvados, nubrėžiančios stulbinamą paralelę tarp žinduolių akių ir vabzdžių bei kitų nariuotakojų sudėtinių akių, rodo, kad mūsų pačių akys turi paslėptą optinio sudėtingumo lygį ir kad evoliucija rado naujų panaudojimo labai senoms mūsų ląstelių anatomijos dalims.

Pačiame akies priekyje esantis lęšis fokusuoja šviesą iš aplinkos į ploną audinio sluoksnį, vadinamą tinklaine gale. Ten fotoreceptorių ląstelės – kūgiai, nudažantys mūsų pasaulį spalvomis, ir strypeliai, padedantys mums orientuotis esant silpnam apšvietimui – sugeria šviesą ir paverčia ją nerviniais signalais, kurie sklinda į smegenis. Tačiau šviesai jautrūs pigmentai yra pačiuose fotoreceptorių galuose, tiesiai už storo mitochondrijų pluošto. Keistas šio pluošto išdėstymas paverčia mitochondrijas iš pažiūros nereikalingomis, šviesą sklaidančiomis kliūtimis.

Mitochondrijos yra „paskutinė kliūtis“ šviesos dalelėms, sakė Wei Li, Nacionalinio akių instituto vyresnysis tyrėjas ir vyresnysis šio dokumento autorius. Daugelį metų regos mokslininkai negalėjo suprasti šios keistos šių organelių išsidėstymo – juk daugumos ląstelių mitochondrijos glaudžiasi prie centrinės organelės – branduolio.

Kai kurie mokslininkai pasiūlė, kad ryšuliai galėjo išsivystyti taip, kad būtų arti vietos, kur šviesos signalai paverčiami nerviniais signalais – tai labai daug energijos reikalaujantis procesas, kad būtų galima lengvai išsiurbti energiją ir greitai ją pristatyti. Tačiau vėliau tyrimai ėmė teigti, kad fotoreceptoriams nereikia tiek daug mitochondrijų energijai gauti – jie gali gauti daugiau energijos iš proceso, vadinamo glikolize, vykstančio želatininėje ląstelės citoplazmoje.

Li ir jo komanda įsipareigojo išmokti šių mitochondrijų ryšulių vaidmens analizuodami žemės voverės – mažo žinduolio, kuris puikiai mato dieną, bet praktiškai yra naktinis aklas, nes jo fotoreceptoriai yra neproporcingai dideli kūgiai – spurgus.

Po to, kai kompiuterinis modeliavimas parodė, kad mitochondrijų pluoštai gali turėti optinių savybių, Li ir jo komanda pradėjo eksperimentus su tikruoju dalyku. Jie panaudojo ploną voverės tinklainės pavyzdį, iš kurio dažniausiai pašalino jos ląsteles, išskyrus dalis spurgų, todėl membranoje „liko tik maišelis mitochondrijų“, tvarkingai supakuotas, sakė Li.

Apšvietus šį pavyzdį ir ištyrus jį specialiu konfokaliniu mikroskopu, kurį sukūrė Johnas Ballas, Li laboratorijos darbuotojas ir pagrindinis tyrimo autorius, atskleidė stulbinantį rezultatą. Šviesa, praeinanti per mitochondrijų pluoštą, pasirodė kaip ryškus, aiškiai sufokusuotas spindulys. Tyrėjai užfiksavo nuotraukas ir vaizdo įrašus, kaip šviesa sklinda per šiuos mikrolęšius į tamsą, kur gyvo gyvūno fotoreceptorių pigmentai būtų laukę.

Atrodo, kad mitochondrijų pluoštai, užuot trukdę, vaidina lemiamą vaidmenį padedant kuo daugiau šviesos nukreipti į fotoreceptorius su minimaliais nuostoliais, sakė Li.

Modeliuodami jis ir jo kolegos patvirtino, kad lęšio efektą pirmiausia sukėlė pats mitochondrijų pluoštas, o ne jį supanti membrana (nors membrana atliko tam tikrą vaidmenį). Grindų voverės gamtos istorijos keistenybė taip pat padėjo jiems įrodyti, kad mitochondrijų pluošto forma buvo labai svarbi jos fokusavimo gebėjimams: per mėnesius, kol žemės voverė žiemoja, jos mitochondrijų pluoštai tampa netvarkingi ir suspausti. Kai tyrėjai modeliavo, kas atsitinka, kai šviesa praeina per žiemojančios žemės voverės mitochondrijų pluoštą, jie nustatė, kad ji nekoncentruoja šviesos taip gerai, kaip tada, kai ji buvo pailgėjusi ir labai tvarkinga.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.