С чего начинается зрение?

Наука и жизньНаука

Механизмы зрения: наука и жизнь

Академик Михаил Островский, Институт биохимической физики имени Н. М. Эмануэля РАН. Подготовила Наталия Лескова

Эвелин де Морган. Эос. 1895 год. Колумбийский художественный музей. Колумбия, Южная Каролина, США.

Неисповедимы пути от науки к жизни. Наука — часть культуры, и чистое знание, как классическая музыка или высокая поэзия, имеет свою непреходящую ценность. Как правило, «чистое знание» в конце концов находит применение в жизни — счастье, если во благо, а не во зло.

Примеров успешного пути от науки к жизни великое множество. Мой частный случай — наука о зрении. Речь пойдёт о новых, «чистых» знаниях о молекулярных механизмах зрения и о некоторых новых, весьма возможных медицинских приложениях.

Пурпур! Цвет величественный и торжественный, цвет восхода Солнца и кардинальских мантий. Великий Гомер навеки воспел богиню пурпурной зари — прекрасную Эос. Говорят, пурпур открыли финикийцы. За 1600 лет до н. э. в Древнем Египте и на острове Крит пурпуром окрашивали одежды. В Древней Ассирии и роскошной Византии пурпур был символом силы и знатности. Римляне награждали победителя пурпурной лентой, и лишь император облачался в пурпурную тогу. А мореплаватели и купцы платили жизнью, добывая в далёких экзотических странах из пурпурных моллюсков царственную краску. Но древние не подозревали главного: пурпур — это цвет зрения, цвет того уникального вещества, которое дарует нам способность видеть мир, нас окружающий, видеть Солнце.

История открытия этого вещества начиналась в 1851 году, когда немецкий физиолог Генрих Мюллер извлёк из лягушачьего глаза сетчатку и... взглянул на неё. Она оказалась розовато-пурпурной. Но Генрих Мюллер ошибочно подумал, что это цвет крови. И потому его любопытное наблюдение не привлекло особого внимания учёного мира. Лишь четверть века спустя австриец Ференц Болль повторил этот элементарный опыт. В статье 1876 года, с которой всё началось, он, во-первых, описал, как вытащенная из глаза лягушки розовая сетчатка на свету выцветает, становится белёсой, а, во-вторых, предположил, что это выцветание как-то непосредственно связано с процессом зрения. Ференц Болль дал веществу название Sehestoff — «зрительное вещество». Через два года на это сообщение откликнулся в Германии Вильгельм Кюне. Кюне и его команда экспериментировали многие годы. До сих пор на их работы ссылаются физиологи и биохимики. Неизвестно, думал ли Вильгельм Кюне о символическом смысле пурпурного цвета, но именно он дал светочувствительному веществу сетчатки звучное и торжественное название Sehpurpur — зрительный пурпур!

Дно глазного бокала выстилает сетчатка – истинный орган зрения. Сетчатка состоит из нескольких слоёв клеток. Клетки связаны между собой синаптическими контактами, через которые передаётся и обрабатывается информация. Обработанная информация по примерно 1 миллиону 200 тысячам волокон зрительного нерва передаётся в мозг. В мозге происходит её дальнейшая сложнейшая обработка, в результате чего возникает субъективный зрительный образ объективного внешнего мира. Зрительный акт начинается в зрительных клетках сетчатки – палочках и колбочках, точнее в светочувствительных наружных сегментах этих клеток. Источник: webvision.med.utah.edu (с изменениями)

С середины 30-х годов прошлого века Джордж Уолд, его жена Руфь Хаббард и их сотрудники в Гарвардском университете активно занялись зрительным пурпуром. Вот главное, что они сделали. Во-первых, они выяснили, что молекула этого вещества состоит из двух частей — белка и химически (ковалентно) связанного с ним ретиналя, который является альдегидом витамина А. Как теперь стало ясно, зрительный пурпур — это самый яркий представитель большого семейства ретинальсодержащих белков. Именно ретиналь придаёт молекуле зрения пурпурный цвет. Причём ретиналь в зрительном пурпуре находится только в одной изомерной форме из шестнадцати возможных и ни в какой другой. Попросту говоря, он особым образом изогнут — как кочерга. И именно в этой изогнутой форме ретиналь, как ключик в замочек, способен войти в белок и с ним соединиться.

А во-вторых, Уолд и сотрудники выяснили, пожалуй, главное — с чего начинается зрение, поняли — зачем, собственно говоря, для зрения нужен свет. Оказалось, что единственное, зачем нужен свет, — это чтобы выпрямить «кочергу», изогнутый ретиналь. Именно выпрямление ретиналя при поглощении кванта света молекулой зрительного пурпура и запускает зрительный акт.

Дальше свет не нужен. Все последующие, многочисленные и сложнейшие процессы зрения происходят уже в темноте, в свете они не нуждаются. В 1967 году Джордж Уолд с формулировкой «за исследования в области физиологии и биохимии зрения», то есть за «чистое знание» о природе зрения, получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине. Уже во времена Уолда красивое название «зрительный пурпур» поменяли на строго научное — родопсин. Слово это происходит от двух греческих слов: «rhodo» — розовый и «opsis» — видеть.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Вселенная, пульсирующая в чёрной дыре Вселенная, пульсирующая в чёрной дыре

Происхождение Вселенной всегда волновало людей

Наука и жизнь
$1 тысяча за отпуск и принудительные выходные. Как бороться с выгоранием сотрудников в кризис $1 тысяча за отпуск и принудительные выходные. Как бороться с выгоранием сотрудников в кризис

Как сохранить баланс между эффективностью и ментальным здоровьем сотрудников

Inc.
Яснотка пугающая и беззащитная Яснотка пугающая и беззащитная

Яснотка — красивая и опасная

Наука и жизнь
Не только «Гарри Поттер»: 5 отличных романов Джоан Роулинг, которые стоит прочесть Не только «Гарри Поттер»: 5 отличных романов Джоан Роулинг, которые стоит прочесть

Книги, которые докажут, что Джоан Роулинг разносторонний и талантливый автор

ТехИнсайдер
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
Нужен ли вам мозг на самом деле? Нужен ли вам мозг на самом деле?

«Кора головного мозга отвечает за гораздо меньшее, чем думают большинство людей»

Вокруг света
Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие Используй ложку и телефон: 20 способов доставить себе удовольствие

Двадцать разных способов мастурбации на любой вкус и цвет

Cosmopolitan
«И доктор не нужен»: ученые выяснили, какой фрукт надо есть диабетикам каждый день «И доктор не нужен»: ученые выяснили, какой фрукт надо есть диабетикам каждый день

Этот фрукт значительно снижает уровень сахара в крови

Вокруг света
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

Как понять, кого нужно избегать? Да и нужно ли на самом деле?

Psychologies
Навыки выживания: что делать, если вы заблудились в лесу Навыки выживания: что делать, если вы заблудились в лесу

Советы эксперта, которые могут спасти вам жизнь

Вокруг света
Верные слуги короля Верные слуги короля

С XVII века королевские мушкетёры стали привилегированными войсками

Дилетант
Будь в моменте. Учись радоваться жизни прямо сейчас Будь в моменте. Учись радоваться жизни прямо сейчас

Что такое синдром отложенной жизни

Лиза
Сахаров: портрет на фоне эпохи Сахаров: портрет на фоне эпохи

Что заставило академика Сахарова вступить в противостояние с политбюро и КГБ?

Дилетант
Нулевой пациент: от кого в СССР заразились ВИЧ сотни детей Нулевой пациент: от кого в СССР заразились ВИЧ сотни детей

Долгое время к ВИЧ в СССР относились легкомысленно

VOICE
Наши тритоны Наши тритоны

Мини-пруд на садовом участке — интересный опыт общения с природой

Наука и жизнь
В Ростове, где встречают нас событья В Ростове, где встречают нас событья

Сериал «ЮЗЗЗ»: шекспировские страсти в Южном федеральном округе

Weekend
Смерть третьей жены шейха: как полька Кася не смогла спасти ни дочек, ни себя Смерть третьей жены шейха: как полька Кася не смогла спасти ни дочек, ни себя

Сколько тайн скрывает загадочная смерть Касии Аль Тани Галланио?

VOICE
Материал из корней конняку захватил 13 литров воды из атмосферы Материал из корней конняку захватил 13 литров воды из атмосферы

Материаловеды разработали эффективный сорбент для захвата воды из атмосферы

N+1
Передний привод: что это и чем отличается от заднего Передний привод: что это и чем отличается от заднего

Ни один тип привода не идеален, каков баланс основных показателей у переднего?

РБК
«Застывшие чувства превращаются в хроническую боль»: что такое ПТСР и как его лечить «Застывшие чувства превращаются в хроническую боль»: что такое ПТСР и как его лечить

О причинах ПТСР и о том, как его диагностировать и лечить

Forbes
Что нам стоит дом построить Что нам стоит дом построить

Как правильно потратить материнский капитал на жилье

Лиза
Еще 6 бередящих душу фотографий за несколько минут до смерти Еще 6 бередящих душу фотографий за несколько минут до смерти

Подборка фотографий с удивительными и жуткими историями

Maxim
Экспедиция на Иссык-Куль: как древние разломы земной коры помогают ученым прогнозировать периодичность землетрясений Экспедиция на Иссык-Куль: как древние разломы земной коры помогают ученым прогнозировать периодичность землетрясений

Ученые обнаружили древние землетрясения на северном побережье Иссык-Куля

ТехИнсайдер
Как сетка квадратов стала первой утопией Как сетка квадратов стала первой утопией

Гипподам и «Гипподамова планировка»

Weekend
Ритуальный каннибализм, лекарство от чумы и вечеринки со вскрытиями: что люди делали с мумиями на протяжении истории Ритуальный каннибализм, лекарство от чумы и вечеринки со вскрытиями: что люди делали с мумиями на протяжении истории

Почему люди считали каннибализм полезным для здоровья?

ТехИнсайдер
Физики поймали в магнитооптическую ловушку многоатомные молекулы Физики поймали в магнитооптическую ловушку многоатомные молекулы

Первая успешная попытка захвата многоатомных молекул в магнитооптическую ловушку

N+1
Возвращение к истокам Возвращение к истокам

Как вырастить богатый урожай без «химии» в любом климате

Лиза
В Италии легализована эвтаназия: что это значит? В Италии легализована эвтаназия: что это значит?

Допустима ли эвтаназия в мире, где человеческая жизнь является высшим благом?

Psychologies
Меньше мяса? Это просто Меньше мяса? Это просто

Как безопасно для здоровья исключить мясо из рациона

Новый очаг
Чем полезна жимолость: 7 фактов Чем полезна жимолость: 7 фактов

В чем именно польза жимолости

РБК
Открыть в приложении