Ang mga bundle ng mitochondria (dilaw) sa loob ng gopher photoreceptor cones ay gumaganap ng isang hindi inaasahang papel sa mas tumpak na pagtutok ng nagkakalat na liwanag (glow mula sa ibaba) (asul na sinag).Ang optical na gawi na ito ay maaaring mapabuti ang paningin sa pamamagitan ng paggawa ng mga pigment sa mga cone cell na mas mahusay sa pagkuha ng liwanag.
Binabantayan ka ng lamok sa pamamagitan ng microlens array.Ibinaling mo ang iyong ulo, hawakan ang flyswatter sa iyong kamay, at tumingin sa bampira gamit ang iyong mapagkumbaba, single-lensed na mata.Ngunit lumalabas na maaari mong makita ang isa't isa - at ang mundo - higit pa sa iniisip mo.
Nalaman ng isang pag-aaral na inilathala noong nakaraang buwan sa journal Science Advances na sa loob ng mammalian eye, ang mitochondria, mga cell-nourishing organelles, ay maaaring magkaroon ng pangalawang microlens na papel, na tumutulong na ituon ang liwanag sa mga photopigment, ang mga pigment na ito ay nagpapalit ng liwanag sa nerve signal para sa utak. bigyang kahulugan.Ang mga natuklasan ay nagpapakita ng mga kapansin-pansing pagkakatulad sa pagitan ng mga mata ng mammalian at ng mga tambalang mata ng mga insekto at iba pang mga arthropod, na nagmumungkahi na ang ating sariling mga mata ay may nakatagong optical complexity at ang ebolusyon ay gumawa ng isang napaka sinaunang bahagi ng ating cellular anatomy na natagpuan para sa mga bagong gamit.
Ang lens sa harap ng mata ay nakatutok sa liwanag mula sa kapaligiran papunta sa isang manipis na layer ng tissue sa likod, na tinatawag na retina.Doon, ang mga photoreceptor cell - ang mga cone na nagbibigay kulay sa ating mundo at ang mga rod na tumutulong sa atin na mag-navigate sa mahinang liwanag - ay sumisipsip ng liwanag at nagko-convert ito sa mga neural signal na papunta sa utak.Ngunit ang mga photopigment ay matatagpuan sa pinakadulo ng mga photoreceptor, kaagad sa likod ng makapal na bundle ng mitochondrial.Ang kakaibang pag-aayos ng bundle na ito ay nagiging mitochondria sa tila hindi kinakailangang mga hadlang na nakakalat ng liwanag.
Ang mitochondria ay ang "huling hadlang" sa mga light particle, sabi ni Wei Li, senior researcher sa National Eye Institute at nangungunang may-akda ng papel.Sa loob ng maraming taon, hindi maintindihan ng mga siyentipiko sa paningin ang kakaibang pag-aayos ng mga organel na ito - pagkatapos ng lahat, ang mitochondria ng karamihan sa mga cell ay kumakapit sa kanilang sentral na organelle - ang nucleus.
Ang ilang mga siyentipiko ay nagmungkahi na ang mga beam na ito ay maaaring umunlad sa hindi kalayuan kung saan ang mga light signal ay na-convert sa mga neural signal, isang prosesong masinsinang enerhiya na nagpapahintulot sa enerhiya na madaling mabomba at maihatid nang mabilis.Ngunit nagsimula ang pananaliksik na ipakita na ang mga photoreceptor ay hindi nangangailangan ng maraming mitochondria para sa enerhiya-sa halip, maaari silang makakuha ng mas maraming enerhiya sa isang proseso na tinatawag na glycolysis, na nangyayari sa gelatinous cytoplasm ng cell.
Nalaman ni Lee at ng kanyang koponan ang tungkol sa papel ng mga mitochondrial tract na ito sa pamamagitan ng pagsusuri sa mga cone cell ng isang gopher, isang maliit na mammal na may mahusay na pangitain sa araw ngunit talagang bulag sa gabi dahil ang mga cone photoreceptor nito ay hindi proporsyonal na malaki.
Matapos ipakita ng mga computer simulation na ang mitochondrial bundle ay maaaring magkaroon ng optical properties, sinimulan ni Lee at ng kanyang team ang mga eksperimento sa mga totoong bagay.Gumamit sila ng mga manipis na sample ng squirrel retinas, at karamihan sa mga cell ay inalis maliban sa ilang cone, kaya "nakakuha lamang sila ng isang bag ng mitochondria" na maayos na nakaimpake sa loob ng isang lamad, sabi ni Lee.
Sa pamamagitan ng pagbibigay-liwanag sa sample na ito at maingat na pagsusuri nito sa ilalim ng isang espesyal na confocal microscope na idinisenyo ni John Ball, isang scientist sa Lee's lab at lead author ng pag-aaral, nakakita kami ng hindi inaasahang resulta.Ang liwanag na dumadaan sa mitochondrial beam ay lumilitaw bilang isang maliwanag, matalim na nakatutok na sinag.Ang mga mananaliksik ay kumuha ng mga larawan at video ng liwanag na tumatagos sa kadiliman sa pamamagitan ng mga microlenses na ito, kung saan naghihintay ang mga photopigment sa mga buhay na hayop.
Ang mitochondrial bundle ay gumaganap ng isang mahalagang papel, hindi bilang isang balakid, ngunit sa paghahatid ng mas maraming liwanag hangga't maaari sa mga photoreceptor na may kaunting pagkawala, sabi ni Li.
Gamit ang mga simulation, kinumpirma niya at ng kanyang mga kasamahan na ang epekto ng lens ay pangunahing sanhi ng mitochondrial bundle mismo, at hindi ng lamad sa paligid nito (bagaman ang lamad ay gumaganap ng isang papel).Nakatulong din sa kanila ang isang quirk ng natural na kasaysayan ng gopher na ipakita na ang hugis ng mitochondrial bundle ay mahalaga sa kakayahan nitong mag-focus: sa mga buwan na naghibernate ang gopher, ang mga mitochondrial bundle nito ay nagiging maayos at lumiliit.Nang imodelo ng mga mananaliksik kung ano ang nangyayari kapag ang liwanag ay dumaan sa mitochondrial bundle ng isang sleeping ground squirrel, nalaman nila na hindi ito nagko-concentrate ng liwanag gaya ng kapag ito ay nakaunat at napakaayos.
Noong nakaraan, iminungkahi ng ibang mga siyentipiko na ang mga bundle ng mitochondrial ay maaaring makatulong sa pagkolekta ng liwanag sa retina, ang sabi ni Janet Sparrow, propesor ng ophthalmology sa Columbia University Medical Center.Gayunpaman, ang ideya ay tila kakaiba: “Ang ilang mga taong tulad ko ay tumawa at nagsabing, 'Halika, mayroon ka ba talagang maraming mitochondria upang gabayan ang liwanag?'- sabi niya."Ito ay talagang isang dokumento na nagpapatunay nito - at ito ay napakahusay."
Naniniwala si Lee at ang kanyang mga kasamahan na ang kanilang naobserbahan sa mga gopher ay maaari ding mangyari sa mga tao at iba pang primates, na may halos katulad na pyramidal na istraktura.Sa palagay nila, maaaring ipaliwanag pa nito ang isang phenomenon na unang inilarawan noong 1933 na tinatawag na Stiles-Crawford effect, kung saan ang liwanag na dumadaan sa pinakagitna ng pupil ay itinuturing na mas maliwanag kaysa sa liwanag na dumadaan sa isang anggulo.Dahil ang gitnang ilaw ay maaaring mas nakatuon sa mitochondrial bundle, iniisip ng mga mananaliksik na mas mahusay itong nakatuon sa cone pigment.Iminumungkahi nila na ang pagsukat sa epekto ng Stiles-Crawford ay maaaring makatulong sa maagang pagtuklas ng mga sakit sa retinal, na marami sa mga ito ay humahantong sa pinsala at pagbabago ng mitochondrial.Nais ng koponan ni Lee na suriin kung paano naiiba ang focus ng ilaw ng may sakit na mitochondria.
Ito ay isang "magandang eksperimentong modelo" at isang napakabagong pagtuklas, sabi ni Yirong Peng, isang assistant professor ng ophthalmology sa UCLA na hindi kasali sa pag-aaral.Magiging kagiliw-giliw na makita kung ang mga mitochondrial bundle na ito ay maaari ding gumana sa loob ng mga rod upang mapabuti ang night vision, idinagdag ni Peng.
Hindi bababa sa mga cone, ang mga mitochondria na ito ay maaaring umunlad sa mga microlenses dahil ang kanilang mga lamad ay binubuo ng mga lipid na natural na nagre-refract ng liwanag, sabi ni Lee.“Ito lang ang pinakamagandang materyal para sa feature.”
Mukhang nahahanap din ng mga lipid ang function na ito sa ibang lugar sa kalikasan.Sa mga ibon at reptilya, ang mga istrukturang tinatawag na mga patak ng langis ay nabuo sa retina na nagsisilbing mga filter ng kulay, ngunit naisip din na gumana bilang microlenses, tulad ng mga bundle ng mitochondrial.Sa isang malaking kaso ng convergent evolution, mga ibon na umiikot sa itaas, mga lamok na umuugong sa paligid ng kanilang kasiya-siyang biktima ng tao, mababasa mo ito nang may naaangkop na mga optical feature na nag-iisa na umusbong - mga adaptasyon na nakakaakit ng mga manonood.Narito ang isang malinaw at maliwanag na mundo.
Tala ng editor: Nakatanggap si Yirong Peng ng suporta ng Klingenstein-Simons Fellowship, isang proyektong suportado sa bahagi ng Simons Foundation, na pinopondohan din itong independently edited magazine.Ang desisyon sa pagpopondo ng Simmons Foundation ay hindi nakakaapekto sa aming pag-uulat.
Pagwawasto: Abril 6, 2022 Ang pamagat ng pangunahing larawan sa una ay hindi wastong natukoy ang kulay ng mitochondrial bundle bilang purple sa halip na dilaw.Ang paglamlam ng lilang ay nauugnay sa lamad na nakapalibot sa bundle.
Ang Quanta magazine ay nagmo-moderate ng mga review para isulong ang isang matalino, makabuluhan at sibilisadong pag-uusap.Tatanggihan ang mga komentong nakakasakit, kalapastanganan, pag-promote sa sarili, nakakapanlinlang, hindi magkatugma, o wala sa paksa.Bukas ang mga moderator sa mga normal na oras ng negosyo (oras sa New York) at maaari lamang tumanggap ng mga komentong nakasulat sa English.
Oras ng post: Ago-22-2022
