the kāpuri de peces kas dzīvo dziļos ūdeņos Viņi tikko ir pārsteiguši zinātni: viņu redze darbojas veidā, kas neatbilst tam, kas tika mācīts klasiskajās bioloģijas mācību grāmatās. Starptautiska komanda šajos dzīvniekos ir identificējusi pilnīgi negaidītu acu šūnu veidu, kas spēj vislabāk darboties vājā un krēslas apstākļos – tieši vidē, kurā norisinās liela daļa viņu agrīnās dzīves.
Šo atklājumu vadīja Kvīnslendas Universitāte (Austrālija) un publicēts žurnālā Science Advances, ne tikai liek pārskatīt to, kas līdz šim bija zināms par mugurkaulnieku redzes sistēmu, bet arī izraisa interesi tik dažādās jomās kā attīstība jaunas kameras un sensori darbam vājā apgaismojumā vai cilvēku acu slimību ārstēšanas metožu izpēte.
Atklājums, kas lauž klasisko redzes rokasgrāmatu
Līdz šim brīdim pieņemtā ideja bija skaidra: mugurkaulnieku redze Tā balstās uz divu veidu fotoreceptoru darbību: konusiem un stieņiem. Pirmie specializējas spilgtas gaismas un krāsu uztverē, bet pēdējie ir atbildīgi par redzi vāja apgaismojuma apstākļos, piemēram, naktī vai ļoti tumšā vidē.
Pētnieka vadītā komanda Fabio Kortesi tomēr ir pierādījis, ka kāpuri noteiktas dziļjūras zivis ir hibrīda acu šūnu tips kas neietilpst tik stingrā dalījumā. Tas ir fotoreceptors, kas apvieno konusu molekulāro mehānismu un gēnus ar stieņiem raksturīgāku pagarinātu formu un struktūru.
Šī īpašību kombinācija padara šūnu par īpaši efektīvu sistēmu redze krēslas apstākļoskad nav ne pilnīgas tumsas, ne intensīvas gaismas. Kā skaidro Kortesi, šis bioloģiskais dizains izmanto "labāko no abām pasaulēm": stieņu jutību pret zemu gaismas līmeni un konusu molekulārās spējas.
No funkcionālā viedokļa tas nozīmē, ka kāpuriem ir smalki noregulēts vizuāls risinājums, lai maksimāli izmantotu pēdējos gaismas starus, kas iekļūst okeānā, kas ir kaut kas ļoti svarīgs, lai izdzīvotu vidē, kur katrs fotons ir svarīgs.
Kā un kur tika pētītas šīs hibrīdās acu šūnas
Lai nonāktu pie šiem secinājumiem, zinātnieki rūpīgi analizēja kāpuru tīklenes de peces notverts 20 līdz 200 metru dziļumā Sarkanajā jūrā vairāku jūras izpētes kampaņu laikā. Šī josla ir tieši krēslas zona ūdens stabā, kur saules gaisma sāk strauji vājināties.
Darbs nebija viegls: Kāpuri ir aptuveni puscentimetra lieli To garums ir 1,5 metri, un to acis ir mazākas par milimetru, tāpēc ir nepieciešamas ļoti precīzas mikroskopiskās un molekulārās bioloģijas metodes. Pētniece Lilija Foga, kas ir arī pētījuma autore, uzsver grūtības manipulēt ar tik sīkām struktūrām un tās pētīt, tās nebojājot.
Rezultāti liecina, ka savā mazuļu stadijā šīs zivis attīstās okeāna joslā, kur tām ir jāatrod barība un jāizvairās no plēsējiem ļoti ierobežotā apgaismojumā. Vēlāk, kad tās sasniedz pilngadību, Daudzas no šīm sugām nolaižas gandrīz viena kilometra dziļumā., viena no tumšākajām un plašākajām dzīvotnēm uz planētas.
Šo hibrīdšūnu klātbūtne kāpuros liek domāt, ka to vizuālā stratēģija sāk veidoties ilgi pirms tie apmetas okeāna tumšākajos nostūros. Citiem vārdiem sakot, to redzes sistēma jau no paša sākuma ir precīzi noregulēta, lai reaģētu uz arvien ekstremālākiem gaismas gradientiem.
Ko šīs šūnas veicina redzi vājā apgaismojumā?
Šī jaunā fotoreceptoru tipa visievērojamākā iezīme ir tā, ka Tas integrē ar konusiem saistītos ģenētiskos un molekulāros komponentus ar raksturīgo stabu formu. Šī kombinācija nodrošina īpaši labu sniegumu apstākļos, kad gaisma ir ierobežota, bet ne pilnībā neesoša.
Stieņa formas struktūra, kas ir pagarināta un optimizēta, lai uztvertu pēc iespējas vairāk fotonu, ir pastiprināta ar molekulāro mehānismu, kas līdzīgs konusu sistēmai, kuri ir daudzpusīgāki vidē ar mainīgu apgaismojumu. Rezultātā iegūst šūnu, kas ļoti labi pielāgojas krēslas vai krēslas vidē, piemēram, tās, ko kāpuri atrod pirmajos pāris simtos metru zem virsmas.
No evolūcijas viedokļa šāda veida hibrīda risinājumu var uzskatīt par īpaša reakcija uz dzīvi dziļos ūdeņoskur spilgtuma izmaiņas dažādos dziļuma līmeņos liek dzīvniekiem nepārtraukti pielāgot savu vizuālo uztveri.
Pētnieki norāda, ka šis atklājums paver durvis citu jūras mugurkaulnieku grupu pārskatīšanai un to eksistences novērtēšanai. līdzīgas variācijas viņu vizuālajās sistēmāsPagaidām viss liecina, ka okeāna dzīles joprojām glabā daudz pārsteigumu par to, kā dzīvībai ir izdevies saskatīt vietas, kur gaisma tik tikko sasniedz.
Potenciālie pielietojumi attēlveidošanas tehnoloģijās
Papildus bioloģiskajai interesei, šāda veida hibrīdas acu šūnas varētu kalpot par iedvesmu dizainam. jauni sensori un kameras kas spēj labāk darboties vāja apgaismojuma apstākļos. Ideja ir pārnest principu, kas apvieno vāja apgaismojuma jutību ar labu signāla kvalitāti, uz mākslīgām optiskām sistēmām.
Saskaņā ar Kvīnslendas Universitātes komandas teikto, to atdarinot unikāla šūnu arhitektūra Tas varētu veicināt tādu kameru vai briļļu izstrādi, kas darbojas ar lielu efektivitāti vāja apgaismojuma apstākļos, nezaudējot attēla asumu. Šāda veida tehnoloģija būtu īpaši noderīga tādās jomās kā jūras zinātniskā novērošana, drošība, nakts novērošana vai pat astronomija.
Eiropā ar spēcīgu rūpniecību precīzijas optika un sensori pētniecībaiLaboratorijas un uzņēmumi, kas nodarbojas ar zinātnisko fotogrāfiju, okeāna izpēti vai nakts redzamības iekārtām, varētu gūt labumu no šīm biomimētiskajām idejām. Tiem ir ļoti izsmalcināts dabas modelis, no kura smelties jaunas dizaina pieejas.
Lai gan vēl ir pāragri redzēt konkrētus produktus, kuru pamatā ir šis atklājums, žurnālā “Science Advances” publicētais darbs sniedz detalizēts molekulārais pamats uz kura pamata inženieri var sākt veidot lietišķos modeļus un simulācijas.
Iespējamās medicīniskās sekas cilvēka redzei
Pētījums norāda arī uz veselības jomu. Izpratne par to, kā šīs zivis attīstās un uztur šīs hibrīdas vizuālās šūnas zem augsta spiediena un vāja apgaismojuma apstākļos tas varētu palīdzēt identificēt jaunus bioloģiskos ceļus, kas saistīti ar cilvēka acu slimībām.
Pētnieki īpaši piemin iespēju, ka šīs zināšanas varētu būt noderīgas patoloģijas, piemēram, glaukomakurā ir apdraudēta tīklenes šūnu funkcija. Dziļūdens zivju fotoreceptoru pretestības un darbības analīze varētu sniegt norādes par aizsardzības vai reģenerācijas mehānismiem.
Eiropas veselības aprūpes sistēmām, kurās ar vecumu saistītas acu slimības un intraokulārais spiediens rada arvien lielākas problēmas, jebkurš progress tīklenes bioloģijas izpratnē ir vēl viens puzles gabaliņš. Šādi pētījumi paplašina pētījumu loku. dzīvnieku modeļi jaunu terapeitisko mērķu izpētei.
Pagaidām tas ir fundamentāls pētījums, taču fakts, ka darbs ir publicēts ietekmīgā žurnālā, norāda, ka zinātnieku aprindas šīs šūnas uzskata par reāls potenciāls nākotnes klīniskajiem pielietojumiemlai gan vēl ir tāls ceļš ejams.
Kopumā šo hibrīdo acu šūnu atklāšana kāpuros de peces Dziļūdens novērojumi liek mums pārskatīt iedibinātās paradigmas par mugurkaulnieku redzi un vienlaikus paver pārliecinošu ceļu jaunām attēlveidošanas tehnoloģijām un potenciālām medicīniskām pieejām. Tas, kas notiek sīkā acī, kas iegremdēta simtiem metru zem virsmas, galu galā varētu ietekmēt to, kā mēs redzam pasauli gan ar savām acīm, gan ar kamerām un ierīcēm, ko lietojam katru dienu.
