Faskoj de mitokondrioj (flavaj) ene de gopher-fotoreceptoraj konusoj ludas neatenditan rolon en pli preciza fokuso de difuza lumo (brilo de malsupre) (blua trabo).Tiu optika konduto povas plibonigi vizion igante la pigmentojn en konusĉeloj pli efikaj ĉe kaptado de lumo.
Moskito observas vin tra mikrolensa aro.Vi turnas la kapon, tenas la muŝkaptilon en la mano kaj rigardas la vampiron per via humila, unu-lensa okulo.Sed rezultas, ke vi povas vidi unu la alian - kaj la mondon - pli ol vi pensas.
Studo publikigita lastan monaton en la revuo Science Advances trovis, ke ene de la mamula okulo, mitokondrioj, ĉel-nutraj organetoj, povas preni duan mikrolensan rolon, helpante enfokusigi lumon sur fotopigmentoj, ĉi tiuj pigmentoj transformas lumon en nervajn signalojn por la cerbo. interpreti.La trovoj montras frapajn similecojn inter mamulaj okuloj kaj la kunmetitaj okuloj de insektoj kaj aliaj artropodoj, sugestante ke niaj propraj okuloj havas latentan optikan kompleksecon kaj ke evoluo faris tre antikvan parton de nia ĉela anatomio trovita por novaj uzoj.
La lenso ĉe la antaŭo de la okulo enfokusigas lumon de la medio sur maldika tavolo de histo malantaŭe, nomita la retino.Tie, fotoreceptoraj ĉeloj - la konusoj kiuj kolorigas nian mondon kaj la bastonoj kiuj helpas nin navigi en malalta lumo - sorbas lumon kaj konvertas ĝin en neŭralaj signaloj kiuj iras al la cerbo.Sed fotopigmentoj situas ĉe la fino mem de la fotoreceptoroj, tuj malantaŭ la dika mitokondria fasko.La stranga aranĝo de ĉi tiu pakaĵo igas mitokondriojn ŝajne nenecesajn lumdisvastigajn obstaklojn.
Mitokondrioj estas la "lasta baro" al malpezaj partikloj, diris Wei Li, altranga esploristo ĉe la Nacia Okula Instituto kaj ĉefa aŭtoro de la artikolo.Dum multaj jaroj, vizisciencistoj ne povis kompreni ĉi tiun strangan aranĝon de ĉi tiuj organetoj - post ĉio, la mitokondrioj de la plej multaj ĉeloj alkroĉiĝas al sia centra organelo - la kerno.
Iuj sciencistoj sugestis, ke ĉi tiuj radioj eble evoluis ne malproksime de kie lumsignaloj estas konvertitaj en neŭralajn signalojn, energiintensan procezon, kiu permesas al energio esti facile pumpita kaj liverita rapide.Sed tiam esplorado komencis montri, ke fotoreceptoroj ne bezonas tiom da mitokondrioj por energio - anstataŭe, ili povas akiri pli da energio en procezo nomata glikolizo, kiu okazas en la gelatina citoplasmo de la ĉelo.
Lee kaj lia teamo lernis pri la rolo de tiuj mitokondriaj padoj analizante la konusĉelojn de gopher, malgranda mamulo kiu havas bonegan tagvizion sed estas fakte blinda nokte ĉar ĝiaj konusfotoreceptoroj estas misproporcie grandaj.
Post kiam komputilaj simulaĵoj montris, ke mitokondriaj pakaĵoj povus havi optikaj trajtoj, Lee kaj lia teamo komencis eksperimentojn pri realaj objektoj.Ili uzis maldikajn specimenojn de sciuraj retinoj, kaj la plej multaj el la ĉeloj estis forigitaj krom kelkaj konusoj, do ili "havis nur sakon da mitokondrioj" bonorde pakita ene de membrano, diris Lee.
Lumigante ĉi tiun specimenon kaj zorge ekzamenante ĝin sub speciala konfokusa mikroskopo desegnita de John Ball, sciencisto en la laboratorio de Lee kaj ĉefaŭtoro de la studo, ni trovis neatenditan rezulton.Lumo pasanta tra la mitokondria fasko prezentiĝas kiel hela, akre fokusita trabo.La esploristoj faris fotojn kaj filmetojn de lumo penetranta la mallumon tra ĉi tiuj mikrolensoj, kie fotopigmentoj atendas en vivantaj bestoj.
Li diras, ke la mitokondria pakaĵo ludas ŝlosilan rolon, ne kiel malhelpo, sed liveri kiel eble plej multe da lumo al la fotoreceptoroj kun minimuma perdo.
Uzante simulaĵojn, li kaj liaj kolegoj konfirmis, ke la lensefiko estas ĉefe kaŭzita de la mitokondria fasko mem, kaj ne de la membrano ĉirkaŭ ĝi (kvankam la membrano ludas rolon).Stranĝereco de la naturhistorio de la gopher ankaŭ helpis ilin pruvi ke la formo de la mitokondria fasko estas kritika al sia kapablo fokusi: dum la monatoj la gopher travintras, ĝiaj mitokondriaj faskoj iĝas malordaj kaj ŝrumpas.Kiam la esploristoj modeligis kio okazas kiam lumo pasas tra la mitokondria fasko de dormanta grunda sciuro, ili trovis, ke ĝi ne koncentras lumon tiom kiom kiam ĝi estas etendita kaj tre ordigita.
En la pasinteco, aliaj sciencistoj sugestis, ke mitokondriaj pakaĵoj povus helpi kolekti lumon en la retino, notas Janet Sparrow, profesoro pri oftalmologio ĉe Columbia University Medical Center.Tamen la ideo ŝajnis stranga: “Kelkaj homoj kiel mi ridis kaj diris: 'Venu, ĉu vi vere havas tiom da mitokondrioj por gvidi la lumon?'- ŝi diris."Ĝi estas vere dokumento, kiu pruvas ĝin - kaj ĝi estas tre bona."
Lee kaj liaj kolegoj kredas ke tio, kion ili observis en goferoj, povus ankaŭ okazi en homoj kaj aliaj primatoj, kiuj havas tre similan piramidan strukturon.Ili opinias, ke ĝi eĉ klarigus fenomenon unue priskribitan en 1933 nomatan Stiles-Crawford-efiko, en kiu lumo trapasanta la centron mem de la pupilo estas konsiderita pli hela ol lumo pasanta laŭ angulo.Ĉar la centra lumo povas esti pli koncentrita sur la mitokondria pakaĵo, la esploristoj opinias, ke ĝi povus esti pli bone koncentrita sur la konusa pigmento.Ili sugestas, ke mezuri la efikon de Stiles-Crawford povus helpi en la frua detekto de retinaj malsanoj, multaj el kiuj kondukas al mitokondriaj damaĝoj kaj ŝanĝoj.La teamo de Lee volis analizi kiom malsanaj mitokondrioj enfokusigas lumon alimaniere.
Ĝi estas "bela eksperimenta modelo" kaj tre nova malkovro, diris Yirong Peng, asistanto profesoro pri oftalmologio ĉe UCLA, kiu ne estis implikita en la studo.Estos interese vidi ĉu ĉi tiuj mitokondriaj pakaĵoj ankaŭ povas funkcii ene de bastonoj por plibonigi noktan vizion, aldonis Peng.
Almenaŭ en konusoj, ĉi tiuj mitokondrioj povus evolui al mikrolensoj ĉar iliaj membranoj konsistas el lipidoj kiuj nature refraktas lumon, diris Lee."Ĝi estas simple la plej bona materialo por la funkcio."
Lipidoj ankaŭ ŝajnas trovi ĉi tiun funkcion aliloke en la naturo.En birdoj kaj reptilioj, strukturoj nomitaj oleogutetoj formiĝis en la retino kiuj funkcias kiel kolorfiltriloj, sed ankaŭ supozeble funkcias kiel mikrolensoj, kiel ekzemple mitokondriaj faskoj.En grandioza kazo de konverĝa evoluo, birdoj rondirantaj superkape, moskitoj zumante ĉirkaŭ sia rava homa predo, vi legas ĉi tion kun taŭgaj optikaj trajtoj, kiuj evoluis sendepende - adaptoj kiuj allogas spektantojn.Jen venas klara kaj hela mondo.
Noto de la redaktoro: Yirong Peng ricevis la subtenon de la Klingenstein-Simons Fellowship, projekto subtenata parte de la Simons Foundation, kiu ankaŭ financas tiun ĉi sendepende redaktitan revuon.La financa decido de la Simmons Foundation ne influas nian raportadon.
Korekto: la 6-an de aprilo 2022 La titolo de la ĉefbildo komence malĝuste identigis la koloron de la mitokondriaj faskoj kiel purpura anstataŭ flava.Purpura makulo estas rilata al la membrano ĉirkaŭanta la faskon.
Quanta revuo moderigas recenzojn por antaŭenigi kleran, signifan kaj civilizitan dialogon.Komentoj kiuj estas ofendaj, blasfemaj, mempromociaj, misgvidaj, nekoheraj aŭ ekstertemaj estos malakceptitaj.Moderigantoj estas malfermitaj dum normalaj laborhoroj (novjorka tempo) kaj nur povas akcepti komentojn skribitajn en la angla.
Afiŝtempo: Aŭg-22-2022
