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

«Инопланетянин» с болота Целау «Инопланетянин» с болота Целау

Каждая капля воды населена своими специфическими существами

Наука и жизнь
Ягодная история Ягодная история

Топ-7 самых полезных ягод, которые помогут укрепить иммунитет

Лиза
Наши в Европе Наши в Европе

Советские физики и «революция вундеркиндов»

Наука и жизнь
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
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
«Божественная босоножка»: жизнь и трагедия Айседоры Дункан «Божественная босоножка»: жизнь и трагедия Айседоры Дункан

Ее жизнь — как будто сценарий бразильского сериала

Вокруг света
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

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

Psychologies
Анализ редкого метеорита пролил неожиданный свет на происхождение Марса Анализ редкого метеорита пролил неожиданный свет на происхождение Марса

Кусок скалы с Марса может раскрыть нам подробности формирования красной планеты

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
В Татрах обнаружили лагерь палеолитических охотников-собирателей В Татрах обнаружили лагерь палеолитических охотников-собирателей

Археологи обнаружили в Татрах лагерь палеолитических охотников-собирателей

N+1
Чем грозит слабеющий гольфстрим? Чем грозит слабеющий гольфстрим?

Новые данные, уточняющие поведение Гольфстрима

Наука и жизнь
Как выбрать форму ногтей: советы мастера по маникюру Как выбрать форму ногтей: советы мастера по маникюру

Разбираемся в разновидностях форм ногтей и сочетаниях с цветом и длиной

РБК
В погоне за наживой и спасением души В погоне за наживой и спасением души

Произведения, посвящённые «благородным разбойникам»

Дилетант
Одно прикосновение фанатки сломало всю ее жизнь: история актрисы Джин Тирни Одно прикосновение фанатки сломало всю ее жизнь: история актрисы Джин Тирни

Джин Тирни всего лишь одно прикосновение поклонницы принесло много страданий

VOICE
Сказ о том, как воробьиный сычик мастер-класс давал… Сказ о том, как воробьиный сычик мастер-класс давал…

Воробьиный сычик — самая маленькая сова, встречающаяся в России

Наука и жизнь
Город, в который напрасно не едут туристы: мини-путеводитель по Брянску Город, в который напрасно не едут туристы: мини-путеводитель по Брянску

Брянск: здесь можно погулять в тени деревьев в многочисленных парках и скверах

Вокруг света
«Разведчики внешних планет»: история «Пионеров» и «Вояджеров» «Разведчики внешних планет»: история «Пионеров» и «Вояджеров»

Фрагмент из книги «Разведчики внешних планет», посвященным загадке «Пионеров»

N+1
«Ей нравилось торговать»: как девушка из Техаса меняет взгляд на спортивную одежду «Ей нравилось торговать»: как девушка из Техаса меняет взгляд на спортивную одежду

Бренд Aviator Nation Пейдж Микоски взлетел во время пандемии

Forbes
В римских амфорах нашли остатки белого и красного вина В римских амфорах нашли остатки белого и красного вина

Химики и палеоботаники исследовали содержимое сосудов, найденных у берегов Лацио

N+1
Говорить о раке вслух: как Фонд борьбы с лейкемией ищет доноров в условиях кризиса Говорить о раке вслух: как Фонд борьбы с лейкемией ищет доноров в условиях кризиса

Почему в России не хватает доноров костного мозга

Forbes
Когда школа превращается в тюрьму: в прокат выходит бельгийская драма «Невидимый мир» Когда школа превращается в тюрьму: в прокат выходит бельгийская драма «Невидимый мир»

Лаура Вандель впервые показывает школьный буллинг глазами совсем маленьких детей

Forbes
«Цифры не лгут»: как ограничение абортов вредит экономике и отбрасывает нас в прошлое «Цифры не лгут»: как ограничение абортов вредит экономике и отбрасывает нас в прошлое

Как контроль над репродуктивным здоровьем связан с экономикой?

Forbes
От Моники Геллер до Блэр Уолдорф: культовые кинообразы, которые повлияли на моду От Моники Геллер до Блэр Уолдорф: культовые кинообразы, которые повлияли на моду

Лучшие фэшн-хаки культовых и стильных персонажей

VOICE
Как Максим Как Максим

После событий в Беслане фотография "Русского танка" обошла весь мир

ТехИнсайдер
Негативные мысли: найти и обезвредить Негативные мысли: найти и обезвредить

Как найти причины проблем в прошлом и научиться заменять токсичные мысли

Psychologies
3 урока, которые я извлек из 10 лет психотерапии 3 урока, которые я извлек из 10 лет психотерапии

К каким открытиям может привести психотерапия?

Psychologies
Красноту северного полюса Харона объяснили радиолизом фотолизированного метанового инея Красноту северного полюса Харона объяснили радиолизом фотолизированного метанового инея

Ученые описали механизм окраски шапки спутника Плутона Харона в красный цвет

N+1
Не надо терпеть: что делать, если женщин постоянно перебивают Не надо терпеть: что делать, если женщин постоянно перебивают

Как действовать, если коллега вас постоянно перебивает

Forbes
«После того как меня изнасиловали, отношения с мужем дали трещину» «После того как меня изнасиловали, отношения с мужем дали трещину»

Наша героиня поделилась своим травматичным опытом

Psychologies
Что такое SMAS-лифтинг и так ли он безопасен Что такое SMAS-лифтинг и так ли он безопасен

SMAS-лифтинг — безопасная альтернатива пластике?

РБК
Открыть в приложении