Prečo nemajú zvieratá infračervené videnie? Mali by v mozgu zmätok

|

Niekedy sa môže stať, že sa svetlocitlivé fotoreceptory v oku pomýlia a vyšlú do mozgu signál o zachytených fotónoch, ktoré v skutočnosti neprišli. Doteraz bol tento fenomén záhadou. Vedci z Johns Hopkins University teraz zistili, že pigmentová molekula zachytávajúca svetla sa môže aktivovať aj teplom.

„Fotón, častica svetla, je len energia, ktorá spôsobí v rodopsíne, pigmente, ktorý ju zachytí, vo väčšine prípadov zmenu tvaru molekuly, čo je pre bunku znamenie, aby do mozgu poslala signál o absorpcii svetla,“ povedal King-Wai Yau, ktorý viedol výskum na Johns Hopkins University. „Ak môžeme rodopsín rozrušiť svetelnou energiou, môžeme jeho stav zmeniť aj iným druhom energie, napríklad teplom. To spôsobuje chybné signály. Tie nám pomáhajú rozoznávať objekty v bezmesačnej noci. Chceli sme preto zistiť, ako sa pri takomto omyle správa pigment.“

Tepelná energie je všade, kde je teplota na bodom absolútnej nuly. Otázkou je, koľko tepla je treba na rozrušenie rodopsínu. Yau povedal, že už 30 rokov vedci uvažujú o možnosti, že teplo spôsobí vyslanie falošného signálu, doteraz ale predpokladali, že sa do hry dostáva iný mechanizmus ako v prípade svetla. V porovnaní so svetelnou energiou bolo totiž treba oveľa menej tepelnej energie.

Teória bola podľa Yaua ale založená najmä na rodopsíne. Ten je zodpovedný za videnie v šere a nie je jediný pigment v oku - iné pigmenty sa nachádzajú v čapíkových fotoreceptoroch citlivých na červené, zelené a modré svetlo. Hoci vedci dokážu zachytiť falošný signál v jednej bunke obsahujúcej rodopsín, bunky s inými pigmentami doteraz sledovať nedokázali. Elektrický signál z jedného čapíka je taký slabý, že je prakticky nemerateľný. Vedci preto museli hľadať iný spôsob merania.

Yauov tím dokázal zmerať elektrický výstup jednotlivých molekúl upravením tyčiniek, ktoré produkovali pigment červených čapíkov. V prípade modrého pigmentu podľa Yaua stačila sama príroda. „U niektorých obojživelníkov existujú tzv. zelené tyčinky, ktoré produkujú modrý čapíkový pigment,“ povedal Yau. Vedci preto tieto bunky v tme ochladil a potom ich pomaly zohrial späť na izbovú teplotu pričom sledovali ich elektrickú aktivitu.

Vedci zistili, že pigment reagujúci na červené svetlo spôsobuje falošné signály najčastejšie, rodopsín (reagujúci na zelené svetlo) a pigment pre modré svetlo nespôsobovali toľko chybných signálov.

„Je to dôkazom 60-ročnej Barlowovej hypotézy, ktorá predpokladala, že čím je väčšia vlnová dĺžka svetla, na ktorú pigment reaguje (čím je farba svetla bližšie k červenému koncu spektra), tým je jeho prejav intenzívnejší,“ povedal Yau. Toto zistenie viedlo vedcov k novej teórii: teplo môže spôsobiť chybu pigmentov rovnakým mechanizmom, akým reagujú na svetlo.

Hlavným prvkom tejto teórie je, že molekuly pigmentu sú veľké a obsahujú mnohé chemické väzby. A pretože v každej väzbe môže byť malé množstvo tepelnej energie, celkové množstvo energie v molekule pigmentu môže teoreticky stačiť na falošný signál do mozgu.

Podľa Yaua to vysvetľuje, prečo sa u zvierat nikdy nevyvinul pigment reagujúci na infračervené svetlo.

Podľa vedcov je ich výskum možnosťou uvedomiť si, že biomolekuly obsahujú potenciálne viac tepelnej energie než sme predpokladali.

originál článku