Naukowcy z National Eye Institute (NEI) odkryli, że organelle wytwarzające energię w komórkach fotoreceptorowych oka, zwanych mitochondriami, działają jak maleńkie soczewki, które pomagają kierować światło do zewnętrznych części tych komórek, gdzie jest ono przekształcane w sygnały nerwowe. Wykrywanie u wiewiórek ziemnych zapewnia dokładniejszy obraz właściwości optycznych siatkówki i może pomóc we wczesnym wykrywaniu chorób oczu. znaleziskaA Opublikowano dzisiaj w postęp naukowyrzuca również światło na rozwój wzroku. NEI jest częścią Narodowych Instytutów Zdrowia.
Główny badacz badania, dr Wei Li / BM, który kieruje Wydziałem Neurofizjologii Siatkówki NEI, powiedział.
Odkrycia dotyczą również od dawna tajemnicy siatkówki ssaków. Pomimo ewolucyjnej presji, aby światło przekształciło się w sygnały i natychmiast przeszło z siatkówki do mózgu, podróż nie jest bezpośrednia. Gdy światło dociera do siatkówki, musi przejść przez wiele warstw nerwowych, zanim dotrze do zewnętrznej części fotoreceptorów, gdzie zachodzi fototransdukcja (przekształcenie fizycznej energii światła na sygnały komórkowe). Fotoreceptory to długie, rurkowate struktury podzielone na część wewnętrzną i zewnętrzną. Ostatnią przeszkodą, jaką foton musi pokonać, zanim przemieści się z wewnętrznego do zewnętrznego segmentu, jest niezwykle gęsta wiązka mitochondriów.
Te wiązki mitochondriów wydają się działać przeciwko procesowi widzenia, rozpraszając lub pochłaniając światło. Dlatego zespół Lee postanowił zbadać jego cel, badając fotoreceptory stożkowe 13-liniowej wiewiórki ziemnej.
W przeciwieństwie do innych modeli zwierzęcych wykorzystywanych w badaniach wzroku, siatkówka 13-liniowej wiewiórki składa się głównie z czopków, które widzą kolor, w przeciwieństwie do pręcików umożliwiających widzenie w nocy. Zespół Lee bada 13-liniową wiewiórkę naziemną, aby lepiej zrozumieć przyczyny chorób oczu u ludzi, które wpływają głównie na fotoreceptory czopków.
Naukowcy wykorzystali zmodyfikowany mikroskop konfokalny do obserwacji właściwości optycznych mitochondriów żyjących czopków wystawionych na działanie światła. Z dala od rozpraszania światła, ciasno upakowane mitochondria skupiały światło wzdłuż cienkiej, przypominającej ołówek ścieżki na zewnętrznym segmencie. Modelowanie obliczeniowe przy użyciu wysokiej rozdzielczości rekonstrukcji mitochondrialnych pomogło w uzyskaniu wyników obrazowania in vivo.
„Funkcja mitochondriów podobna do soczewki może również wyjaśniać zjawisko znane jako efekt Stilesa-Crawforda” – powiedział pierwszy autor artykułu, dr John Ball, naukowiec z Wydziału Neurofizjologii Siatkówki.
Naukowcy, którzy mierzą reakcje siatkówki na światło, od dawna zaobserwowali, że światło wpadające do oka w pobliżu środka źrenicy wydaje się jaśniejsze w porównaniu ze światłem o takim samym natężeniu, które wpada do oka w pobliżu krawędzi źrenicy.
W tym badaniu Lee odkrył, że efekt soczewkowaty mitochondriów ma podobny wygląd do natężenia światła kierunkowego. Oznacza to, że w zależności od lokalizacji źródła światła mitochondria skupiały światło na zewnątrz komórki wzdłuż ścieżek, które odzwierciedlają te obserwowane z efektu Stilesa-Crawforda.
Powiązanie funkcji soczewkowatej w mitochondriach z efektem Stilesa-Crawforda ma potencjalne implikacje kliniczne. Od dawna obserwowany efekt może być teraz wykorzystany jako podstawa do badań przesiewowych pod kątem nieinwazyjnych chorób siatkówki, z których wiele uważa się za zaburzenia czynności mitochondriów. Na przykład doniesiono, że pacjenci z barwnikowym zwyrodnieniem siatkówki mają nieprawidłowy efekt Stilesa-Crawforda, nawet jeśli mają dobrą ostrość wzroku. Potrzebne są dalsze badania w celu zbadania strukturalnych i funkcjonalnych zmian w mitochondriach czopków oraz ich manifestacji w wykrywalnych cechach optycznych.
Wreszcie odkrycia dostarczają nowych informacji na temat rozwoju naszych oczu.
Podobnie jak mitochondria w badaniu Lee, wewnątrz fotoreceptorów ptaków i gadów, maleńkie kropelki oleju znajdują się w części wewnętrznej najbliżej części zewnętrznej i uważa się, że odgrywają one rolę wizualną. Co więcej, mitochondrialne „mikrosensy” w fotoreceptorach czopków ssaków nadają funkcję przypominającą tę, jaką osiąga złożone oko stawonogów, takich jak muchy i trzmiele.
„To spostrzeżenie koncepcyjnie łączy złożone oczy u stawonogów z oczami kamery kręgowców, dwóch niezależnie wyewoluowanych systemów formowania obrazu, demonstrując siłę zbieżnej ewolucji” – powiedział Lee.
Badanie zostało sfinansowane przez Program Badań Śródściennych NEI.
Wideo: https://youtu.be/BPWXpam_mcU
„Całkowity miłośnik kawy. Miłośnik podróży. Muzyczny ninja. Bekonowy kujon. Beeraholik.”
More Stories
Jak zobaczyć rój meteorów Eta Aquarid w Australii
„Wybredne” pasożyty zmieniają metabolizm żywiciela, selektywnie jedząc swój własny bufet tłuszczowy
Inteligentniejszy od małp? Naukowcy kwestionują twierdzenia T. Rexa o inteligencji