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

Наши в Европе Наши в Европе

Советские физики и «революция вундеркиндов»

Наука и жизнь
«Я могла бы быть плюс 32 кг»: Ляйсан Утяшева раскрыла секрет борьбы с лишним весом «Я могла бы быть плюс 32 кг»: Ляйсан Утяшева раскрыла секрет борьбы с лишним весом

Ляйсан Утяшева призналась, что склонна к полноте

VOICE
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Найден способ заставить комаров не взрослеть. Зачем это нужно ученым? Найден способ заставить комаров не взрослеть. Зачем это нужно ученым?

Ученые научились оставлять комаров «вечными детьми»

Вокруг света
Подпоручик, маршал, палач, жертва Подпоручик, маршал, палач, жертва

Как самонадеянность привела Тухачевского к гибели

Дилетант
Полусинтетический организм с «лишней» парой оснований в ДНК: как такое вообще возможно? Полусинтетический организм с «лишней» парой оснований в ДНК: как такое вообще возможно?

Продукт генной инженерии оказался способен к воспроизводству

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
Ученые Сколтеха: через 20 лет борщевиком может зарасти вся европейская часть России Ученые Сколтеха: через 20 лет борщевиком может зарасти вся европейская часть России

Борщевик не боится изменений климата и выживает другие виды

Вокруг света
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

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

Psychologies
Фильтр с песком очистил воду от нанопластика Фильтр с песком очистил воду от нанопластика

С помощью фильтрации через песок из воды можно удалить до 99,5% пластика

N+1
Цербер Святой Елены Цербер Святой Елены

Кем был генерал Хадсон Лоу?

Дилетант
Секрет долголетия: что помогло француженке Жанне Кальман прожить 122 года Секрет долголетия: что помогло француженке Жанне Кальман прожить 122 года

«Бабушкой каждого во Франции» — так называли Жанну Кальман на родине

VOICE
100 самых сексуальных женщин страны 100 самых сексуальных женщин страны

Сто самых красивых женщин страны заждались тебя

Maxim
Как стать везунчиком: психологи назвали 10 способов приманить к себе удачу Как стать везунчиком: психологи назвали 10 способов приманить к себе удачу

На самом деле везучесть — это своего рода скилл, который тоже можно «прокачать»

Psychologies
Как растут бренды Как растут бренды

О чем не знают маркетологи

kiozk originals
«Божественная босоножка»: жизнь и трагедия Айседоры Дункан «Божественная босоножка»: жизнь и трагедия Айседоры Дункан

Ее жизнь — как будто сценарий бразильского сериала

Вокруг света
Учительница лучшая моя: фрагмент книги «Элизабет Финч» Джулиана Барнса Учительница лучшая моя: фрагмент книги «Элизабет Финч» Джулиана Барнса

Отрывок из нового романа-загадки Джулиана Барнса

Правила жизни
Ужас, комедия и драма: как сериал «Очень странные дела» стал феноменом поп-культуры Ужас, комедия и драма: как сериал «Очень странные дела» стал феноменом поп-культуры

Почему миллионы людей сходят с ума от сериала про детей?

Forbes
Быть хорошим отцом — это как? Быть хорошим отцом — это как?

Какого отца можно считать достаточно хорошим?

Psychologies
6 великих задач, которые до сих пор не решены в гражданской авиации 6 великих задач, которые до сих пор не решены в гражданской авиации

С обычным пассажирским самолетом человек все еще разобраться до конца не может

Maxim
Загадка природы: почему ученые до сих пор не могут разгадать тайну шаровой молнии Загадка природы: почему ученые до сих пор не могут разгадать тайну шаровой молнии

Что такое шаровая молния и откуда она берется?

ТехИнсайдер
Первые соревнования по плаванию проводились в открытом море: 5 шокирующих фактов из истории Олимпийских игр Первые соревнования по плаванию проводились в открытом море: 5 шокирующих фактов из истории Олимпийских игр

Все самое интересное и неизвестное о популярных международных соревнованиях

ТехИнсайдер
Настоящая ответственность бывает только личной Настоящая ответственность бывает только личной

Как любой может изменить мир

СНОБ
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
Археологи обнаружили на турецком побережье четыре местонахождения с орудиями нижнего палеолита Археологи обнаружили на турецком побережье четыре местонахождения с орудиями нижнего палеолита

Артефакты могут указать на маршрут расселения древних людей

N+1
На сцене паук-волк: ученые раскрыли секрет 45-минутной чечетки членистоногих На сцене паук-волк: ученые раскрыли секрет 45-минутной чечетки членистоногих

Танцы восьминогих животных удивили даже видавших виды арахнологов

Вокруг света
Жизнь вне тела: как искусственный «дом для органов» спас первого пациента Жизнь вне тела: как искусственный «дом для органов» спас первого пациента

Технология может спасти людей, рискующих не дождаться своей очереди на пересадку

Forbes
Где впервые были одомашнены волки Где впервые были одомашнены волки

Вероятнее всего впервые волк был одомашнен в восточной Евразии

ТехИнсайдер
Стиль и тренды в фильме «Асса»: какие вещи стоит перенести с экрана в свой гардероб Стиль и тренды в фильме «Асса»: какие вещи стоит перенести с экрана в свой гардероб

Песочный пиджак Бананана, рубашка Алики и шарф Крымова входят в трендбук года

VOICE
Я ок, и ты ок: что такое экология общения? Я ок, и ты ок: что такое экология общения?

Относиться друг к другу экологично – что это значит?

Новый очаг
Открыть в приложении