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

Чума на вашу голову! Как зародилась чёрная смерть Чума на вашу голову! Как зародилась чёрная смерть

История возбудителя трех известных чумных пандемий

Наука и жизнь
Беглянка с мольбертом: Элизабет Виже-Лебрен, любимая художница европейских аристократов Беглянка с мольбертом: Элизабет Виже-Лебрен, любимая художница европейских аристократов

Элизабет Виже-Лебрен писала парадные портреты европейских монарших особ

Вокруг света
Наши в Европе Наши в Европе

Советские физики и «революция вундеркиндов»

Наука и жизнь
Как ведьмы стали женщинами Как ведьмы стали женщинами

Как в ведьмах видели угрозу государству, церкви и капитализму

Weekend
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Ученые ищут методы борьбы с заиканием. Успехи пока скромные Ученые ищут методы борьбы с заиканием. Успехи пока скромные

Возможно ли вылечить заикание?

ТехИнсайдер
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
3 научные причины полюбить музыку 3 научные причины полюбить музыку

Музыка может поменять структуру мозга

Psychologies
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

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

Psychologies
Счастливы 85% пассажиров: назван оптимальный день недели для полета Счастливы 85% пассажиров: назван оптимальный день недели для полета

Финская компания провела необычное исследование

Вокруг света
Минный пол Минный пол

20 вещей, которых мы боимся в женщинах

Maxim
Не ласковый май: самые громкие скандалы Юрия Шатунова и легендарной группы Не ласковый май: самые громкие скандалы Юрия Шатунова и легендарной группы

Двойники, племянник генсека и другие скандалы Юрия Шатунова

VOICE
«У нас нет хлеба, мы умираем» «У нас нет хлеба, мы умираем»

Массовый голод с человеческими жертвами в СССР случался неоднократно

Дилетант
Топ‑10 худших нарядов вечера Топ‑10 худших нарядов вечера

Темой нынешнего бала института костюма Met Gala стал «Позолоченный гламур»

ЖАРА Magazine
Число круче, чем π Число круче, чем π

На сегодняшний день нет области знаний, где бы число е не использовалось

Наука и жизнь
Максим Петров, Юлдус Бахтиозина, Константин Бинкин Максим Петров, Юлдус Бахтиозина, Константин Бинкин

Как создавался первый мультимедийный спектакль Мариинского театра?

Собака.ru
Съедобное из несъедобного: готовим вкусные блюда из сорняков Съедобное из несъедобного: готовим вкусные блюда из сорняков

Легким движением букет из полевых цветов превращается... в кулинарные изыски!

ТехИнсайдер
Как нужно питаться до и после тренировки: практические советы Как нужно питаться до и после тренировки: практические советы

Правильное питание поможет быстрее восстанавливаться после тренировок

ТехИнсайдер
Зверь из Хвасона: почему самый опасный маньяк Южной Кореи избежал наказания Зверь из Хвасона: почему самый опасный маньяк Южной Кореи избежал наказания

Иногда преступникам удается уйти от правосудия очень странными путями

VOICE
«Поделилась своими страхами»: Меган Маркл ошеломила девочек в Нидерландах «Поделилась своими страхами»: Меган Маркл ошеломила девочек в Нидерландах

Герцогиня Сассекская совершила тайный визит в подростковый центр

VOICE
Художница Оля Австрейх — о хоррорах, карнавале и двоемирии наших дней Художница Оля Австрейх — о хоррорах, карнавале и двоемирии наших дней

Художница Оля Австрейх — почему прекрасные дамы не те, кем кажутся

РБК
Полезен ли сельдерей: правда и мифы о его влиянии Полезен ли сельдерей: правда и мифы о его влиянии

Сельдерей — растение, которое используют в кулинарии целиком, от семян до корня

РБК
Настоящая ответственность бывает только личной Настоящая ответственность бывает только личной

Как любой может изменить мир

СНОБ
Как отличить ежевику от шелковицы: вы постоянно путаете эти ягоды Как отличить ежевику от шелковицы: вы постоянно путаете эти ягоды

Эти простые советы помогут отличить ежевику от шелковицы

ТехИнсайдер
Легко ли быть молодым: 5 книг ко Дню молодежи Легко ли быть молодым: 5 книг ко Дню молодежи

Книги, которые помогут молодым людям сориентироваться в жизни, лучше понять себя

ТехИнсайдер
Автомобили ретро: 7 самых дорогих машин в истории, продававшихся на аукционе. Сложно представить, сколько они стоили! Автомобили ретро: 7 самых дорогих машин в истории, продававшихся на аукционе. Сложно представить, сколько они стоили!

Взгляните на самые дорогие автомобили, когда-либо продававшиеся на аукционе

ТехИнсайдер
Султан Лагучев: «Слава — это психологически трудно» Султан Лагучев: «Слава — это психологически трудно»

Певец рассказал о том, какой стала его жизнь после выхода хита «Горький вкус»

ЖАРА Magazine
Функциональная МРТ помогла нейросети отличить либерала от консерватора Функциональная МРТ помогла нейросети отличить либерала от консерватора

По снимкам фМРТ ученые смогли предсказать политические взгляды человека

N+1
Ремонт без хлопот: Будь проще и… сэкономишь Ремонт без хлопот: Будь проще и… сэкономишь

От чего следует отказаться, чтобы снизить затраты на ремонт

Лиза
5 полезных девайсов для тех, кто планирует автопутешествие 5 полезных девайсов для тех, кто планирует автопутешествие

Какие еще гаджеты будут полезны для самостоятельных автомобильных поездок?

CHIP
Открыть в приложении