Gzuz ta 'mitokondrija (isfar) ġewwa koni fotoreċetturi gopher għandhom rwol mhux mistenni f'fokus aktar preċiż ta' dawl diffuż (tiddix minn taħt) (raġġ blu).Din l-imġieba ottika tista 'ttejjeb il-viżjoni billi tagħmel il-pigmenti fiċ-ċelloli tal-koni aktar effiċjenti fil-qbid tad-dawl.
Nemusa qed taralek permezz ta' firxa ta' mikrolenti.Dawwar rasek, iżżomm il-flyswatter f’idejk, u tħares lejn il-vampire b’għajnejk umli u b’lenti waħda.Iżda jirriżulta li inti tista 'tara lil xulxin - u d-dinja - aktar milli taħseb.
Studju ppubblikat ix-xahar li għadda fil-ġurnal Science Advances sab li ġewwa l-għajn tal-mammiferi, il-mitokondrija, l-organelli li jrawmu ċ-ċelluli, jistgħu jieħdu t-tieni rwol tal-mikrolenti, li jgħinu biex jiffokaw id-dawl fuq il-fotopigmenti, dawn il-pigmenti jikkonvertu d-dawl f’sinjali tan-nervituri għall-moħħ biex tinterpreta.Is-sejbiet juru xebh impressjonanti bejn l-għajnejn tal-mammiferi u l-għajnejn komposti ta 'insetti u artropodi oħra, li jissuġġerixxu li l-għajnejn tagħna stess għandhom kumplessità ottika moħbija u li l-evoluzzjoni għamlet parti antika ħafna mill-anatomija ċellulari tagħna misjuba għal użi ġodda.
Il-lenti fuq quddiem tal-għajn tiffoka dawl mill-ambjent fuq saff irqiq ta 'tessut fuq wara, imsejjaħ ir-retina.Hemmhekk, iċ-ċelluli fotoreċetturi — il-koni li jagħtu kulur id-dinja tagħna u l-vireg li jgħinuna ninnavigaw f’dawl baxx — jassorbu d-dawl u jikkonvertuh f’sinjali newrali li jmorru lejn il-moħħ.Iżda l-fotopigmenti jinsabu fl-aħħar nett tal-fotoreċetturi, immedjatament wara l-qatta mitokondrijali ħoxna.L-arranġament stramb ta 'dan il-qatta' jibdel il-mitokondrija f'ostakli li jidhru bla bżonn li jxerrdu d-dawl.
Il-mitokondrija huma "l-aħħar ostaklu" għall-partiċelli ħfief, qal Wei Li, riċerkatur anzjan fl-Istitut Nazzjonali tal-Għajnejn u awtur ewlieni tad-dokument.Għal ħafna snin, ix-xjenzati tal-viżjoni ma setgħux jifhmu dan l-arranġament stramb ta 'dawn l-organelli - wara kollox, il-mitokondrija tal-biċċa l-kbira taċ-ċelloli jeħel mal-organelle ċentrali tagħhom - in-nukleu.
Xi xjenzati ssuġġerew li dawn ir-raġġi setgħu evolvew mhux 'il bogħod minn fejn is-sinjali tad-dawl jiġu kkonvertiti f'sinjali newrali, proċess li juża ħafna enerġija li jippermetti li l-enerġija tiġi ppumpjata u mogħtija malajr malajr.Iżda mbagħad ir-riċerka bdiet turi li l-fotoreċetturi m'għandhomx bżonn daqstant mitokondrija għall-enerġija—minflok, jistgħu jiksbu aktar enerġija fi proċess imsejjaħ glikolisi, li jseħħ fiċ-ċitoplasma ġelatina taċ-ċellula.
Lee u t-tim tiegħu tgħallmu dwar ir-rwol ta 'dawn il-passaġġi mitokondrijali billi janalizzaw iċ-ċelloli tal-koni ta' gopher, mammiferu żgħir li għandu viżjoni eċċellenti bi nhar iżda fil-fatt huwa għomja bil-lejl minħabba li l-fotoreċetturi tal-koni tiegħu huma kbar b'mod sproporzjonat.
Wara li simulazzjonijiet tal-kompjuter urew li l-qatet mitokondrijali jista 'jkollhom proprjetajiet ottiċi, Lee u t-tim tiegħu bdew esperimenti fuq oġġetti reali.Huma użaw kampjuni rqaq ta 'retini ta' l-iskojjattlu, u l-biċċa l-kbira taċ-ċelloli tneħħew ħlief għal ftit koni, u għalhekk "kisbu biss borża ta 'mitokondrija" ippakkjat pulit ġewwa membrana, qal Lee.
Billi ddawwal dan il-kampjun u neżaminah bir-reqqa taħt mikroskopju konfokali speċjali ddisinjat minn John Ball, xjenzat fil-laboratorju ta 'Lee u awtur ewlieni tal-istudju, sibna riżultat mhux mistenni.Id-dawl li jgħaddi mir-raġġ mitokondrijali jidher bħala raġġ qawwi u ffukat b'mod qawwi.Ir-riċerkaturi ħadu ritratti u vidjows tad-dawl li jippenetra fid-dlam permezz ta 'dawn il-mikrolenti, fejn il-fotopigmenti jistennew f'annimali ħajjin.
Il-mazz mitokondrijali għandu rwol ewlieni, mhux bħala ostaklu, iżda biex iwassal kemm jista 'jkun dawl lill-fotoreċetturi b'telf minimu, jgħid Li.
Bl-użu ta 'simulazzjonijiet, hu u l-kollegi tiegħu kkonfermaw li l-effett tal-lenti huwa primarjament ikkawżat mill-gozz mitokondrijali innifsu, u mhux mill-membrana ta' madwaru (għalkemm il-membrana għandha rwol).Quirk tal-istorja naturali tal-gopher għenithom ukoll juru li l-forma tal-qatta mitokondrijali hija kritika għall-kapaċità tagħha li tiffoka: matul ix-xhur il-gopher tiberna, il-qatet mitokondrijali tiegħu jsiru diżordinati u jiċkienu.Meta r-riċerkaturi mudellaw x'jiġri meta d-dawl jgħaddi mill-qatta mitokondrijali ta 'squirrel ta' l-art li jorqod, sabu li ma jikkonċentrax id-dawl daqs meta jkun miġbud u ordnat ħafna.
Fil-passat, xjenzati oħra ssuġġerew li l-qatet mitokondrijali jistgħu jgħinu biex jiġbru d-dawl fir-retina, jinnota Janet Sparrow, professur tal-oftalmoloġija fiċ-Ċentru Mediku tal-Università ta 'Columbia.Madankollu, l-idea dehret stramba: “Xi nies bħali daħqu u qalu, ‘Ejja, tassew għandek daqshekk mitokondrija biex tiggwida d-dawl?’- hi qalet."Huwa tassew dokument li jipprova dan - u huwa tajjeb ħafna."
Lee u l-kollegi tiegħu jemmnu li dak li osservaw fil-gophers jista 'jkun qed jiġri wkoll fil-bnedmin u primati oħra, li għandhom struttura piramidali simili ħafna.Huma jaħsbu li jista 'saħansitra jispjega fenomenu deskritt għall-ewwel darba fl-1933 imsejjaħ l-effett Stiles-Crawford, li fih id-dawl li jgħaddi miċ-ċentru stess ta' l-istudent jitqies isbaħ minn dawl li jgħaddi f'angolu.Minħabba li d-dawl ċentrali jista 'jkun aktar iffukat fuq il-gozz mitokondrijali, ir-riċerkaturi jaħsbu li jista' jkun iffokat aħjar fuq il-pigment tal-koni.Jissuġġerixxu li l-kejl tal-effett Stiles-Crawford jista 'jgħin fl-iskoperta bikrija ta' mard tar-retina, li ħafna minnhom iwasslu għal ħsara u bidliet mitokondrijali.It-tim ta 'Lee ried janalizza kif il-mitokondrija morda jiffokaw id-dawl b'mod differenti.
Huwa "mudell sperimentali sabiħ" u skoperta ġdida ħafna, qal Yirong Peng, assistent professur tal-oftalmoloġija fl-UCLA li ma kienx involut fl-istudju.Ikun interessanti li wieħed jara jekk dawn il-qatet mitokondrijali jistgħux jaħdmu wkoll ġewwa vireg biex itejbu l-viżjoni bil-lejl, żied Peng.
Mill-inqas fil-koni, dawn il-mitokondrija setgħu evolvew f'mikrolenti minħabba li l-membrani tagħhom huma magħmula minn lipidi li jirrifrattaw id-dawl b'mod naturali, qal Lee."Huwa sempliċement l-aħjar materjal għall-karatteristika."
Il-lipidi jidhru wkoll li jsibu din il-funzjoni x'imkien ieħor fin-natura.Fl-għasafar u r-rettili, żviluppaw strutturi msejħa qtar taż-żejt fir-retina li jservu bħala filtri tal-kulur, iżda huma wkoll maħsuba li jiffunzjonaw bħala mikrolenti, bħal mazzi mitokondrijali.F'każ kbir ta 'evoluzzjoni konverġenti, għasafar li jduru fuq rashom, nemus żanżin madwar il-priża umana delightful tagħhom, taqra dan b'karatteristiċi ottiċi xierqa li evolvew b'mod indipendenti - adattamenti li jattiraw it-telespettaturi.Hawnhekk tidħol dinja ċara u tleqq.
Nota tal-editur: Yirong Peng irċieva l-appoġġ tal-Klingenstein-Simons Fellowship, proġett appoġġjat parzjalment mill-Fondazzjoni Simons, li tiffinanzja wkoll din ir-rivista editjata b'mod indipendenti.Id-deċiżjoni ta' finanzjament tal-Fondazzjoni Simmons ma taffettwax ir-rappurtar tagħna.
Korrezzjoni: 6 ta' April, 2022 It-titlu tal-immaġni prinċipali inizjalment identifika b'mod żbaljat il-kulur tal-qatet mitokondrijali bħala vjola minflok isfar.Tbajja vjola hija assoċjata mal-membrana madwar il-gozz.
Ir-rivista Quanta timmodera r-reviżjonijiet biex tippromwovi djalogu infurmat, sinifikanti u ċivilizzat.Kummenti li huma offensivi, blasfemi, awto-promozzjoni, qarrieqa, inkoerenti, jew barra mis-suġġett se jiġu rrifjutati.Il-moderaturi huma miftuħa matul il-ħinijiet normali tan-negozju (ħin ta' New York) u jistgħu jaċċettaw biss kummenti miktuba bl-Ingliż.
Ħin tal-post: Awissu-22-2022
