مولکولی که باعث برتری چشمان ما نسبت به حیوانات می شود

دانشمندان می گویند این تنها یک مولکول است که به ما اجازه می دهد میلیون ها رنگ بیشتر از حیوانات خانگی خود ببینیم.

به گزارش ایسنا، دیدن دنیا از چشم حیوانات مختلف بسیار دشوار است، اما مطالعه جدید با استفاده از شبکیه چشم انسان در آزمایشگاه نشان می دهد که بینایی خود بین افراد مختلف بسیار متفاوت است.

این ممکن است ارتباطی با نحوه تشکیل سلول های مخروطی قرمز و سبز در شبکیه چشم داشته باشد. سلول های مخروطی سلول های حساس به نور در چشم مهره داران هستند که واکنش های ترکیبی آنها به طول موج های مختلف، دید رنگی را امکان پذیر می کند.

سلول های مخروطی یا مخروط ها یکی سه نوع سلول گیرنده نوری در شبکیه چشم پستانداران از جمله چشم انسان وجود دارد. وظیفه این سلول ها ارائه دید رنگ و عملکرد بهتر در نور نسبتاً روشن است، برخلاف سلول های استوانه ای که در نور کم عملکرد بهتری دارند.

این سلول ها به طور فشرده در حفره مرکزی قرار می گیرند (منطقه ای به قطر 0.3 میلی متر بدون سلول های میله ای با مخروط هایی با ضخامت بسیار کم و قرارگیری فشرده که تعداد آنها در راه رسیدن به شبکیه به سرعت کاهش می یابد).

حدود 6 تا 7 میلیون مخروط در چشم انسان وجود دارد که در مسیر خود به ماکولا بسیار متمرکز هستند. این تقریب در سال 1935 کشف شد.

مخروط‌ها نسبت به سلول‌های استوانه‌ای شبکیه که به دید در نور کم کمک می‌کنند، اما درک رنگ را امکان‌پذیر می‌کنند، کمتر به نور حساس هستند. علاوه بر این، مخروط ها می توانند جزئیات بهتر و تغییرات سریع تصویر را درک کنند زیرا نسبت به محرک های استوانه ای سریعتر به محرک ها پاسخ می دهند و پاسخ می دهند.

هر مخروط به امواج نور مرئی موج کوتاه، موج متوسط ​​و بلند حساس است. از آنجایی که چشم انسان دارای سه نوع مخروط با طول موج های مختلف است که هر کدام منحنی پاسخ متفاوتی دارند و به تغییر رنگ ها با طول موج های متفاوت پاسخ می دهند، چشم انسان دارای دید سه رنگ است.

کوررنگی می تواند این را تغییر دهد. همچنین گزارش های تایید شده ای از افرادی با چهار مخروط یا بیشتر وجود دارد که چهار رنگ را می بینند.

در این افراد، سه رنگدانه مسئول تشخیص روشنایی در یک ترکیب شیمیایی به دلیل یک جهش ژنتیکی متفاوت بودند. افراد مختلف مخروط هایی با حساسیت رنگ متفاوت دارند. علاوه بر این، تخریب سلول های مخروطی مرتبط با بیماری منجر به کوررنگی می شود.

باید گفت که انسان و برخی پستانداران نزدیک به ما تنها پستانداران شناخته شده ای هستند که می توانند هم قرمز و هم سبز و آبی را ببینند.

حیوانات دیگر مانند بسیاری از پرندگان و برخی از حشرات نیز می توانند رنگ قرمز ببینند. نوع بینایی یک حیوان ارتباط نزدیکی با رشد آن دارد، مانند گیاهانی که میوه و گل تولید می کنند. این توانایی بسیار مفید بود، به عنوان مثال، در تشخیص یک سیب قرمز رسیده در انبوهی از گیاهان سبز.

یکی یکی دیگر از پستانداران دور که می تواند قرمز را ببیند، سار شهد خوار است که با نام علمی Tarsipes rostratus نامیده می شود. در یک مثال شگفت‌انگیز از تکامل همگرا، این گرده‌افشان کیسه‌دار استرالیایی توانایی پرنده‌مانندی برای یافتن شهد گل‌ها و گیاهان را دارد.

مخروط های قرمز و سبز ما اساساً یکسان هستند، اما ترکیب شیمیایی کمی متفاوت برای تعیین رنگی که تشخیص می دهند دارند. پروتئینی به نام اپسین در دو نوع مختلف وجود دارد، حساس به قرمز یا حساس به سبز، و دستورالعمل‌های ژنتیکی آن‌ها روی کروموزوم X قرار دارند. بنابراین نوترکیبی در آنها خیلی راحت اتفاق می افتد که منجر به کوررنگی مادرزادی قرمز-سبز می شود.

اکنون تحقیقات جدید بینش هایی را در مورد مؤلفه های کلیدی که در واقع بینایی را تعیین می کنند ارائه می دهد. اجزایی که تنها 4 درصد بین ژن های کد کننده این پروتئین ها تفاوت دارند.

ما قبلاً فکر می کردیم که تصمیم گیری و تشخیص مخروطی اساساً به صورت تصادفی اتفاق می افتد، اگرچه مطالعات اخیر نقشی را در سطح تیروئید نشان می دهد.

اکنون تیمی از دانشگاه جان هاپکینز و دانشگاه واشنگتن دریافته‌اند که سطوح یک مولکول مشتق از ویتامین A به نام رتینوئیک اسید، نسبت مخروط قرمز به سبز را حداقل در شبکیه‌های رشد یافته در آزمایشگاه می‌سازد یا می‌شکند.

رابرت جانستون، زیست شناس رشدی در دانشگاه جان هاپکینز، می گوید: «این ارگانوئیدهای شبکیه به ما امکان می دهند برای اولین بار این ویژگی انسانی را مطالعه کنیم. این یک سوال بزرگ است که چه چیزی ما را انسان می کند و چه چیزی ما را متفاوت می کند.

در آزمایشگاه، شبکیه‌هایی که در طول رشد اولیه (60 روز اول) در معرض اسید رتینوئیک بیشتری قرار گرفتند، پس از 200 روز نسبت بیشتری از مخروط‌های سبز رنگ را در سرتاسر ارگانوئید داشتند، در حالی که مخروط‌های نابالغی که در معرض سطوح پایین‌تری از اسید رتینوئیک قرار گرفتند، این گونه نبودند و بعداً تبدیل به مخروط قرمز

زمان نیز مهم است. هنگامی که رتینوئیک اسید پس از 130 روز اضافه شد، اثر همان بود که گویی اصلاً به آن اضافه نشده بود. این نشان می دهد که این اسید نوع مخروط را دیکته می کند و نمی تواند باعث سبز شدن مخروط های قرمز شود.

تمام شبکیه‌های رشد یافته در آزمایشگاه دارای تراکم مخروطی مشابهی بودند که به تیم اجازه می‌داد اثر یک عامل مرگ سلول مخروطی را بر نسبت قرمز به سبز رد کنند.

سارا هادینیاک، زیست‌شناس رشدی در دانشگاه جان هاپکینز و یکی از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید که یافته‌های ما پیامدهایی برای کشف اینکه دقیقاً چگونه اسید رتینوئیک بر ژن‌ها تأثیر می‌گذارد، دارد.

برای درک اینکه چقدر این اسید می تواند بر بینایی انسان تأثیر بگذارد، محققان شبکیه چشم 738 مرد بالغ را که هیچ نشانه ای از کمبود دید رنگ نشان نمی دادند، بررسی کردند. آنها از تغییرات طبیعی نسبت مخروط قرمز به سبز در این گروه شگفت زده شدند.

هادینیاک می گوید: مشاهده کنید که چگونه نسبت مخروط های سبز و قرمز در انسان تغییر می کند یکی این یکی از شگفت انگیزترین نتایج این تحقیق جدید بود.

مشخص نیست که چگونه این تغییر می تواند بدون تأثیر بر تغییرات بصری رخ دهد. همانطور که جانستون می‌گوید، اگر این نوع سلول‌ها طول بازوی انسان را تعیین می‌کردند، نسبت‌های مختلف باعث ایجاد طول بازوهای متفاوت می‌شد.

این تحقیق در مجله PLOS Biology منتشر شده است.