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

Верхом на вихре Верхом на вихре

Возможное будущее гражданской авиации

Популярная механика
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
«Инопланетянин» с болота Целау «Инопланетянин» с болота Целау

Каждая капля воды населена своими специфическими существами

Наука и жизнь
Это ящерица или фарш на ножках? 5 фактов об удивительном красном тегу из Аргентины Это ящерица или фарш на ножках? 5 фактов об удивительном красном тегу из Аргентины

Что едят и как живут экзотические красные ящерицы

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
Прожито Прожито

Проект «Прожито»: эго-cвидетельства и блокадные дневники

Собака.ru
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Валерия: Валерия:

Валерия откровенно рассказывает о своей жизни

Коллекция. Караван историй
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

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

Psychologies
Еда монахов и солдат: 6 неизвестных фактов о гречневой крупе Еда монахов и солдат: 6 неизвестных фактов о гречневой крупе

За что в России полюбили гречку и чем она полезна

Вокруг света
Нейтронная томография и масс-спектрометрия «творят» историю Нейтронная томография и масс-спектрометрия «творят» историю

Ученые исследовали подвеску, найденную на раскопках в Великом Новгороде

Наука и жизнь
История одной вещи: железный конструктор, заменявший советским детям Lego История одной вещи: железный конструктор, заменявший советским детям Lego

История железного конструктора, который до сих пор вызывает приятную ностальгию

Правила жизни
Захват власти Захват власти

Национал-социалисты всегда испытывали пиетет перед громкими фразами

Дилетант
12 лучших идей белковых завтраков для похудения: вкусно и сытно 12 лучших идей белковых завтраков для похудения: вкусно и сытно

Идеи завтраков с высоким содержанием белка

VOICE
Краткая история наготы Краткая история наготы

Как менялось отношение человечества к обнаженному телу

Правила жизни
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
Как сделать бомбочку для ванны своими руками: пошаговая инструкция Как сделать бомбочку для ванны своими руками: пошаговая инструкция

Почему бы не попробовать сделать бомбочку для ванны в домашних условиях?

VOICE
Облико морале: 6 громких судебных процессов с участием знаменитостей за последние 30 лет Облико морале: 6 громких судебных процессов с участием знаменитостей за последние 30 лет

Самые громкие дела с участием знаменитостей за последние 30 лет

Правила жизни
Самки тасманийских сцинков сменили пол в утробе матери Самки тасманийских сцинков сменили пол в утробе матери

Тасманийские сцинки могут менять соотношение полов среди потомства

N+1
О чем поется в 10 самых популярных иностранных песнях О чем поется в 10 самых популярных иностранных песнях

Раскрываем суть шлягеров Queen, Depeche Mode, Rammstein и т.д

Maxim
Обратная эволюция: почему некоторые животные уходят с суши обратно в океан Обратная эволюция: почему некоторые животные уходят с суши обратно в океан

Как выглядели сухопутные предки китов и тюленей? Зачем они вернулись в воду?

ТехИнсайдер
Виктор Савиных: я обнаружил вокруг Земли ионосферный слой Виктор Савиных: я обнаружил вокруг Земли ионосферный слой

Легендарный летчик-космонавт, трижды побывавший на земной орбите

Наука
Ее лучшая версия: неоправданные ожидания общества от женщин в трагикомедии «Клон» Ее лучшая версия: неоправданные ожидания общества от женщин в трагикомедии «Клон»

Станет ли мир счастливее, если заменить несовершенных нас идеальными двойниками?

Forbes
Оранжевая луна Сатурна Оранжевая луна Сатурна

Мир, где оранжевый туман размывает очертания смуглых гор цвета горького шоколада

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
Антарктике ученые нашли «бактерию-супергероя» Антарктике ученые нашли «бактерию-супергероя»

Перед этим микроорганизмом пасуют все антибиотики

Вокруг света
Как выбрать телевизор и не потратить деньги на ветер Как выбрать телевизор и не потратить деньги на ветер

Как выбрать телевизор правильно, да еще чтобы и ролики из Youtube показывал?

ТехИнсайдер
Нырнуть в Баренцево море и поймать волну в Финском заливе: 5 направлений для экстремального водного туризма в России Нырнуть в Баренцево море и поймать волну в Финском заливе: 5 направлений для экстремального водного туризма в России

Экстремальный водный туризм России: рассказывают профессионалы

Вокруг света
Почему мы забываем о сексе и как его вернуть в семейную жизнь Почему мы забываем о сексе и как его вернуть в семейную жизнь

Почему в семейной жизни всегда нужно искать время для секса?

Maxim
Восстановление после родов: что важно знать Восстановление после родов: что важно знать

Какие обследования необходимы и каких врачей лучше посетить после родов

Psychologies
Открыть в приложении