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

Время Орла. Летнее небо Время Орла. Летнее небо

Свое название созвездие Орел получило еще в шумерской и вавилонской астрономии

Наука и жизнь
Бродячих кошек уличили в охоте на вымирающих сумчатых мышей с острова Кенгуру Бродячих кошек уличили в охоте на вымирающих сумчатых мышей с острова Кенгуру

Сумчатые мыши Айткена рискуют вымереть из-за бродячих кошек

N+1
Вести из лабораторий Вести из лабораторий

Биосенсор из спирулины и космическая фотосессия Луны с наноспутника ДЗЗ

Наука и жизнь
Забытая резиденция: история усадьбы Царицыно от «проклятого» дворца до чеховских дач Забытая резиденция: история усадьбы Царицыно от «проклятого» дворца до чеховских дач

Екатерина выкупила эти земли за 25 тыс. рублей. Так началась история Царицына

Вокруг света
Слово издателя Слово издателя

Культурный и социальный капитал определяет направление капитала финансового

СНОБ
Идеальное червивое общество. О стиле двукратного победителя Каннского кинофестиваля Рубена Эстлунда Идеальное червивое общество. О стиле двукратного победителя Каннского кинофестиваля Рубена Эстлунда

За что мировое киносообщество ценит Рубена Эстлунда

СНОБ
Трансмиссия автомобиля: виды и основные неисправности Трансмиссия автомобиля: виды и основные неисправности

Трансмиссия — один из важнейших элементов транспортного средства

РБК
Накопители HDD и SSD: в чем разница? Накопители HDD и SSD: в чем разница?

Что лучше купить - жесткий диск или твердотельный накопитель?

CHIP
Fargo: «Блогеры потеряли восемьдесят процентов дохода» Fargo: «Блогеры потеряли восемьдесят процентов дохода»

Что сейчас происходит с блогерами и музыкантами и как продавать свои песни

ЖАРА Magazine
5 научных опытов, результаты которых увидят лишь наши потомки 5 научных опытов, результаты которых увидят лишь наши потомки

История науки, которая пишется прямо сейчас

Вокруг света
Ограниченная видимость: что это, при каких условиях, особенности ПДД Ограниченная видимость: что это, при каких условиях, особенности ПДД

Как вести себя на дороге в условиях ограниченной и недостаточной видимости

РБК
Археологи нашли в Паленке отрубленную каменную голову молодого бога кукурузы Археологи нашли в Паленке отрубленную каменную голову молодого бога кукурузы

Археологи обнаружили свидетельство ритуала, совершенного около 1300 лет назад

N+1
20 лет в больнице: почему миллионерша Югетта Кларк осталась в палате после успешной операции 20 лет в больнице: почему миллионерша Югетта Кларк осталась в палате после успешной операции

Почему одна из самых богатых женщин Америки предпочла стать затворницей?

VOICE
10 невероятных самодельных электробайков: инженерное чудо 10 невероятных самодельных электробайков: инженерное чудо

Серийные модели байков, которые превратили в очаровательные кастомы

ТехИнсайдер
«Булочка», «плюшечка» и прочие сладости: как влияют на детей их семейные прозвища «Булочка», «плюшечка» и прочие сладости: как влияют на детей их семейные прозвища

Что скрывается за милыми эпитетами и как это может повлиять на жизнь ребенка?

Psychologies
Страшно интересно: 15 отличных хорроров для любителей пощекотать нервы Страшно интересно: 15 отличных хорроров для любителей пощекотать нервы

Леденящие душу картины – отличный способ получить заряд будоражащих эмоций

Правила жизни
Как гены влияют на наш вкус? Как гены влияют на наш вкус?

Как гены и микробы в кишечнике влияют на наши вкусовые предпочтения?

Новый очаг
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
Польза клубники: 5 главных фактов и советы врачей Польза клубники: 5 главных фактов и советы врачей

Клубника — вкусная и полезная ягода, из которой можно сделать домашнюю косметику

РБК
У динозавров не было вшей: кем на самом деле оказались «паразиты» Мелового периода У динозавров не было вшей: кем на самом деле оказались «паразиты» Мелового периода

Палеонтологи разобрались в крошечных насекомых, живших 100 миллионов лет назад

Вокруг света
Солнечная вспышка ускорила почти все электроны в объеме высвобождения магнитной энергии Солнечная вспышка ускорила почти все электроны в объеме высвобождения магнитной энергии

Проанализировали наблюдения солнечной вспышки, которая произошла в 2017 году

N+1
Как китайские госкомпании создают успешные автомобильные премиум-бренды и трансформируются в IT-сервисы Как китайские госкомпании создают успешные автомобильные премиум-бренды и трансформируются в IT-сервисы

В Поднебесной научились выпускать качественные и технически совершенные авто

Правила жизни
5 самых удаленных и таинственных островов нашей планеты 5 самых удаленных и таинственных островов нашей планеты

Удаленные острова до сих пор окутанные тайной

ТехИнсайдер
Не сломать биомашину: как менеджерам и предпринимателям перестать выгорать Не сломать биомашину: как менеджерам и предпринимателям перестать выгорать

Как выработанные привычки помогают не выгорать

Forbes
Три в одном: Как выбраться из любовного треугольника (и надо ли) Три в одном: Как выбраться из любовного треугольника (и надо ли)

О причинах возникновения любовного треугольника и о том, как его разорвать

Лиза
На курьих ножках и у чёрта в решете: как строили деревянные дома на Руси На курьих ножках и у чёрта в решете: как строили деревянные дома на Руси

Одним из самых уважаемых занятий в прошлом считалось плотницкое дело

Вокруг света
Какие учреждения появились в России при Петре I. Отрывок из книги Какие учреждения появились в России при Петре I. Отрывок из книги

Отрывок из книги «Люди и учреждения петровской эпохи»

СНОБ
Победителям не вручали золотых медалей: 5 удивительных фактов из истории первых Олимпийских игр Победителям не вручали золотых медалей: 5 удивительных фактов из истории первых Олимпийских игр

Все самое интересное и неизвестное из истории Олимпийских игр — в нашей подборке

ТехИнсайдер
«Поговорите открыто о своих чувствах на работе» «Поговорите открыто о своих чувствах на работе»

Александр Барсуков — о десяти способах защитить сотрудников от выгорания

РБК
Модифицировать риск — благородное дело Модифицировать риск — благородное дело

Нездоровый образ жизни — основная причина большого количества заболеваний

Наука
Открыть в приложении