Tufat e mitokondrive (të verdha) brenda koneve të fotoreceptorit gofer luajnë një rol të papritur në fokusimin më të saktë të dritës difuze (shkëlqimi nga poshtë) (rreze blu).Kjo sjellje optike mund të përmirësojë shikimin duke i bërë pigmentet në qelizat e konit më efikas në kapjen e dritës.
Një mushkonjë po ju shikon përmes një grupi mikrolente.Ju ktheni kokën, mbani mizën në dorë dhe shikoni vampirin me syrin tuaj të përulur dhe me një lente.Por rezulton se ju mund ta shihni njëri-tjetrin – dhe botën – më shumë se sa mendoni.
Një studim i botuar muajin e kaluar në revistën Science Advances zbuloi se brenda syrit të gjitarëve, mitokondritë, organelet që ushqejnë qelizat, mund të marrin një rol të dytë të mikrolentës, duke ndihmuar në fokusimin e dritës në fotopigmente, këto pigmente e shndërrojnë dritën në sinjale nervore për trurin interpretojnë.Gjetjet tregojnë ngjashmëri të habitshme midis syve të gjitarëve dhe syve të përbërë të insekteve dhe artropodëve të tjerë, duke sugjeruar që sytë tanë kanë kompleksitet optik të fshehtë dhe se evolucioni ka bërë që një pjesë shumë e lashtë e anatomisë sonë qelizore të gjendet për përdorime të reja.
Lente në pjesën e përparme të syrit fokuson dritën nga mjedisi në një shtresë të hollë indi në pjesën e pasme, të quajtur retinë.Atje, qelizat fotoreceptore - konet që ngjyrosin botën tonë dhe shufrat që na ndihmojnë të lundrojmë në dritë të ulët - thithin dritën dhe e shndërrojnë atë në sinjale nervore që shkojnë në tru.Por fotopigmentet janë të vendosura në fund të fotoreceptorëve, menjëherë pas tufës së trashë mitokondriale.Rregullimi i çuditshëm i kësaj tufe i kthen mitokondritë në pengesa në dukje të panevojshme për shpërndarjen e dritës.
Mitokondritë janë "pengesa e fundit" ndaj grimcave të dritës, tha Wei Li, studiues i lartë në Institutin Kombëtar të Syve dhe autori kryesor i punimit.Për shumë vite, shkencëtarët e vizionit nuk mund ta kuptonin këtë rregullim të çuditshëm të këtyre organeleve - në fund të fundit, mitokondria e shumicës së qelizave ngjitet në organelën e tyre qendrore - bërthamën.
Disa shkencëtarë kanë sugjeruar se këto rreze mund të kenë evoluar jo shumë larg nga vendi ku sinjalet e dritës shndërrohen në sinjale nervore, një proces intensiv energjie që lejon që energjia të pompohet lehtësisht dhe të shpërndahet shpejt.Por më pas kërkimet filluan të tregojnë se fotoreceptorët nuk kanë nevojë për aq shumë mitokondri për energji - në vend të kësaj, ata mund të marrin më shumë energji në një proces të quajtur glikolizë, i cili ndodh në citoplazmën xhelatinoze të qelizës.
Lee dhe ekipi i tij mësuan për rolin e këtyre trakteve mitokondriale duke analizuar qelizat e konit të një goferi, një gjitar i vogël që ka vizion të shkëlqyer gjatë ditës, por në fakt është i verbër gjatë natës, sepse fotoreceptorët e tij të konit janë në mënyrë disproporcionale të mëdha.
Pasi simulimet kompjuterike treguan se tufat mitokondriale mund të kishin veti optike, Lee dhe ekipi i tij filluan eksperimentet në objekte reale.Ata përdorën mostra të holla të retinës së ketrit dhe shumica e qelizave u hoqën me përjashtim të disa koneve, kështu që ata "morën vetëm një qese mitokondrie" të paketuara mirë brenda një membrane, tha Lee.
Duke e ndriçuar këtë kampion dhe duke e ekzaminuar me kujdes nën një mikroskop të veçantë konfokal të projektuar nga John Ball, një shkencëtar në laboratorin e Lee dhe autori kryesor i studimit, gjetëm një rezultat të papritur.Drita që kalon përmes rrezes mitokondriale shfaqet si një rreze e ndritshme, e fokusuar ashpër.Studiuesit morën foto dhe video të dritës që depërton në errësirë përmes këtyre mikrothjerrëzave, ku fotopigmentet presin te kafshët e gjalla.
Pakoja mitokondriale luan një rol kyç, jo si pengesë, por në dërgimin e sa më shumë dritë të jetë e mundur te fotoreceptorët me humbje minimale, thotë Li.
Duke përdorur simulime, ai dhe kolegët e tij konfirmuan se efekti i lenteve shkaktohet kryesisht nga vetë tufa mitokondriale, dhe jo nga membrana rreth saj (megjithëse membrana luan një rol).Një veçori e historisë natyrore të goferit i ndihmoi ata të demonstrojnë se forma e tufës mitokondriale është kritike për aftësinë e saj për t'u fokusuar: gjatë muajve që goferi bie në hibernim, tufat e tij mitokondriale çrregullohen dhe tkurren.Kur studiuesit modeluan se çfarë ndodh kur drita kalon nëpër tufën mitokondriale të një ketri të fjetur, ata zbuluan se ai nuk e përqendron dritën aq shumë sa kur shtrihet dhe rregullohet shumë.
Në të kaluarën, shkencëtarë të tjerë kanë sugjeruar se tufat mitokondriale mund të ndihmojnë në mbledhjen e dritës në retinë, vëren Janet Sparrow, profesore e oftalmologjisë në Qendrën Mjekësore të Universitetit të Kolumbisë.Megjithatë, ideja dukej e çuditshme: “Disa njerëz si unë qeshën dhe thanë: 'Hajde, a ke vërtet kaq shumë mitokondri për të drejtuar dritën?'- ajo tha.“Është vërtet një dokument që e vërteton këtë – dhe është shumë i mirë.”
Lee dhe kolegët e tij besojnë se ajo që ata vëzhguan te goferët mund të ndodhte edhe te njerëzit dhe primatët e tjerë, të cilët kanë një strukturë piramidale shumë të ngjashme.Ata mendojnë se mund të shpjegojë edhe një fenomen të përshkruar për herë të parë në 1933 të quajtur efekti Stiles-Crawford, në të cilin drita që kalon në qendër të bebëzës konsiderohet më e ndritshme se drita që kalon në një kënd.Për shkak se drita qendrore mund të fokusohet më shumë në paketën mitokondriale, studiuesit mendojnë se mund të fokusohet më mirë në pigmentin e konit.Ata sugjerojnë se matja e efektit Stiles-Crawford mund të ndihmojë në zbulimin e hershëm të sëmundjeve të retinës, shumë prej të cilave çojnë në dëmtime dhe ndryshime mitokondriale.Ekipi i Lee donte të analizonte se si mitokondritë e sëmura fokusojnë dritën ndryshe.
Është një “model i bukur eksperimental” dhe një zbulim shumë i ri, tha Yirong Peng, një asistent profesor i oftalmologjisë në UCLA, i cili nuk ishte i përfshirë në studim.Do të jetë interesante të shihet nëse këto tufa mitokondriale mund të funksionojnë edhe brenda shufrave për të përmirësuar shikimin e natës, shtoi Peng.
Të paktën në kone, këto mitokondri mund të kenë evoluar në mikrothjerrëza sepse membranat e tyre përbëhen nga lipide që thyejnë natyrshëm dritën, tha Lee."Është thjesht materiali më i mirë për këtë funksion."
Lipidet gjithashtu duket se e gjejnë këtë funksion diku tjetër në natyrë.Tek zogjtë dhe zvarranikët, strukturat e quajtura pika vaji janë zhvilluar në retinë që shërbejnë si filtra ngjyrash, por mendohet se funksionojnë edhe si mikrothjerrëza, të tilla si tufa mitokondriale.Në një rast madhështor të evolucionit konvergjent, zogjtë që qarkullojnë sipër, mushkonjat që gumëzhinin rreth gjahut të tyre të lezetshëm njerëzor, ju e lexoni këtë me veçoritë e duhura optike që kanë evoluar në mënyrë të pavarur – përshtatje që tërheqin shikuesit.Këtu vjen një botë e qartë dhe e ndritshme.
Shënim i redaktorit: Yirong Peng mori mbështetjen e Klingenstein-Simons Fellowship, një projekt i mbështetur pjesërisht nga Fondacioni Simons, i cili gjithashtu financon këtë revistë të redaktuar në mënyrë të pavarur.Vendimi i financimit të Fondacionit Simmons nuk ndikon në raportimin tonë.
Korrigjim: 6 Prill 2022 Titulli i imazhit kryesor fillimisht identifikoi gabimisht ngjyrën e tufave mitokondriale si vjollcë në vend të verdhë.Ngjyrosja e purpurt shoqërohet me membranën që rrethon paketën.
Revista Quanta moderon rishikimet për të promovuar një dialog të informuar, kuptimplotë dhe të civilizuar.Komentet që janë fyese, blasfemuese, vetëpromovuese, mashtruese, jokoherente ose jashtë temës do të refuzohen.Moderatorët janë të hapur gjatë orarit normal të punës (koha e Nju Jorkut) dhe mund të pranojnë vetëm komente të shkruara në anglisht.
Koha e postimit: Gusht-22-2022
