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

Есть ли среди животных альтруисты? Есть ли среди животных альтруисты?

Могут ли животные бескорыстно заботиться друг о друге?

Наука и жизнь
Церкви в самом невероятном месте на свете — Антарктиде Церкви в самом невероятном месте на свете — Антарктиде

На ледяном континенте умудрились построить часовни и русские, и американцы

Maxim
Эволюция экскаваторов Эволюция экскаваторов

Строитель будущего будет управлять экскаватором не выходя из дома

Популярная механика
Вид с мостика: что может узнать о жизни миллиардеров капитан суперъяхты Вид с мостика: что может узнать о жизни миллиардеров капитан суперъяхты

Книга Брендана О'Шэннесси поможет взглянуть на нюансы управления суперъяхтами

Forbes
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
Что такое параллельный импорт и как он работает? Что такое параллельный импорт и как он работает?

Что такое параллельный импорт, в чем его плюсы и минусы?

Правила жизни
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

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

Psychologies
Как WeChat, только Twitter: зачем Илон Маск создает свое суперприложение Как WeChat, только Twitter: зачем Илон Маск создает свое суперприложение

Илон Маск ставит новую глобальную цель

Forbes
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
Как нумерология помогает найти свой жизненный путь Как нумерология помогает найти свой жизненный путь

Значение нумерологии в жизни людей нельзя недооценивать

VOICE
На границе двух миров На границе двух миров

Порой они кажутся стражами, охраняющими прибрежную полоску песка

Наука и жизнь
Занимательные опыты с неньютоновской жидкостью, которые помогут вам полюбить физику Занимательные опыты с неньютоновской жидкостью, которые помогут вам полюбить физику

Свойства неньютоновской жидкости и эксперименты с ней

ТехИнсайдер
Оттепель: поколение гениев Оттепель: поколение гениев

Хрущёвская либерализация подарила миру целую коллекцию шедевров

Дилетант
Антикризисные меры: 5 способов сделать кондиционер своими руками Антикризисные меры: 5 способов сделать кондиционер своими руками

Как сделать кондиционер из подручных средств?

ТехИнсайдер
Соль фа. Что такое фашизм и почему он не нужен ни в каком виде Соль фа. Что такое фашизм и почему он не нужен ни в каком виде

Что представляет собой фашизм с философской и идеологической точки зрения

Maxim
Курьеров пересадят на «батарейки» Курьеров пересадят на «батарейки»

Новые развозные электромобили преобразуют авторынок России

Эксперт
Киноляпы с акцентом. Самые неудачные попытки Голливуда изобразить русских на большом экране Киноляпы с акцентом. Самые неудачные попытки Голливуда изобразить русских на большом экране

Попытки Голливуда изобразить русских всегда приключение

ТехИнсайдер
«Чудо дыхания. Как работают наши легкие и как поддержать их здоровье». Как работают наши легкие и как поддержать их здоровье «Чудо дыхания. Как работают наши легкие и как поддержать их здоровье». Как работают наши легкие и как поддержать их здоровье

Большинство из нас никогда не задумывались о том, как мы дышим

N+1
Падший «единорог»: как потерять компанию и стать миллиардером Падший «единорог»: как потерять компанию и стать миллиардером

После краха HR-компании Zenefits ее основатель вернулся с Rippling

Forbes
Добро пожаловаться Добро пожаловаться

Три повода для ссор с соседями, в которых можно и нужно идти до конца

Лиза
Настасья Кербенген. Голубая кровь Настасья Кербенген. Голубая кровь

Настасья Кербенген никогда не думала о том, чтобы стать актрисой

Коллекция. Караван историй
Не всегда полезны для здоровья: 7 самых травмоопасных видов спорта Не всегда полезны для здоровья: 7 самых травмоопасных видов спорта

Выбирая вид спорта по душе, стоит помнить о возможных рисках

Вокруг света
Ученые: люди на Марсе будут строить дома с помощью мочевины и пить комбучу Ученые: люди на Марсе будут строить дома с помощью мочевины и пить комбучу

Стали известны подробности жизни на Красной планете

Вокруг света
Идти на поводу у эмоций: почему важно слушать внутренний голос Идти на поводу у эмоций: почему важно слушать внутренний голос

На самом деле без эмоций вообще невозможно принимать решения

Psychologies
Как шариковая ручка покорила мир: история изобретения Как шариковая ручка покорила мир: история изобретения

Утром 29 октября 1945 года у дверей универмага Gimbels выстроилась очередь

ТехИнсайдер
Путешествие к центру генома. Какой смысл нашли генетики в бессмысленных участках ДНК Путешествие к центру генома. Какой смысл нашли генетики в бессмысленных участках ДНК

Какой смысл нашли генетики в бессмысленных участках ДНК

N+1
Из-за изменения климата гиеновидные собаки отложили размножение на 22 дня за 30 лет Из-за изменения климата гиеновидные собаки отложили размножение на 22 дня за 30 лет

Из-за изменения климата гиеновидные собаки оказались в фенологической ловушке

N+1
Кирилл Рябов Кирилл Рябов

Кирилл Рябов — менестрель петербургской хтони и кумир молодежи

Собака.ru
Древнейшие останки домашних кур обнаружили в Таиланде Древнейшие останки домашних кур обнаружили в Таиланде

Археологи разобрались в процессе одомашнивания кур

N+1
Вели за собой армии: как жили женщины-самураи Вели за собой армии: как жили женщины-самураи

История японских женщин-воинов — онна-бугэйся

Вокруг света
Открыть в приложении