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

Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск Силой мысли, или что обещает нам Илон Маск

Чего же Маск хотел в сфере нейроинтерфейсов, что сделал и что сможет сделать

Популярная механика
Середина девяностых. Как создавались «Детки» — фильм, лишивший невинности американский кинематограф Середина девяностых. Как создавались «Детки» — фильм, лишивший невинности американский кинематограф

Как создавался и чем запомнился фильм, лишивший невинности кинематограф США

Правила жизни
Античный герой Античный герой

Кого люди будут вспоминать через столетия?

Популярная механика
Как управлять эффектом бабочки и динозаврами, выходящими из-за угла: интервью с математиком, которому любопытно Как управлять эффектом бабочки и динозаврами, выходящими из-за угла: интервью с математиком, которому любопытно

Разговор с ученым и популяризатором науки Сергеем Самойленко

ТехИнсайдер
11 способов становиться немного умнее каждый день 11 способов становиться немного умнее каждый день

Интеллект, как и тело, требует правильного питания и регулярных тренировок

Psychologies
10 знаменитых локаций, где испытывали атомное оружие 10 знаменитых локаций, где испытывали атомное оружие

Места, где атомные бомбы взрывали особенно активно

ТехИнсайдер
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

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

Psychologies
Антимиры Антимиры

Теоретически могут существовать целые антигалактики, заполненные антизвездами

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
Главный враг осетров – это не плотины, а браконьеры: немного интересных фактов про черную икру Главный враг осетров – это не плотины, а браконьеры: немного интересных фактов про черную икру

Покупая черную икру у официальных продавцов, вы не наносите ущерба осетрам

ТехИнсайдер
Икс таинственный, великий Икс таинственный, великий

Как икс стал символом неизвестного?

Наука и жизнь
Как Максим Как Максим

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

ТехИнсайдер
Пять стадий Египта Пять стадий Египта

Пройдя все стадии принятия Египта, я был вознагражден

Вокруг света
Опасная косметика: косметолог рассказала, какими средствами вредно пользоваться летом Опасная косметика: косметолог рассказала, какими средствами вредно пользоваться летом

Летом некоторые компоненты ваших уходовых средств могут причинить вред

Psychologies
Сказка об утраченных глаголах, или Как торопиться, да не оторопеть Сказка об утраченных глаголах, или Как торопиться, да не оторопеть

Понять, как в сочетании слов проговаривается нечто большее

Наука и жизнь
Павел Чинарев Павел Чинарев

Актер Павел Чинарев — о современном театре, Собянине и фрилансе

Собака.ru
Ученые секвенировали геном жителя древнеримских Помпей. Он оказался неместным Ученые секвенировали геном жителя древнеримских Помпей. Он оказался неместным

Метод дробовика помог изучить останки жителя древнеримских Помпей

Вокруг света
Грунт астероида Рюгу оказался схож по составу с углистыми хондритами Грунт астероида Рюгу оказался схож по составу с углистыми хондритами

Результаты анализа образцов грунта астероида Рюгу

N+1
«Дом — это не только деревяшки, но еще и память». Как житель Петербурга восстанавливает деревню и пытается спасти древний народ от вымирания «Дом — это не только деревяшки, но еще и память». Как житель Петербурга восстанавливает деревню и пытается спасти древний народ от вымирания

Как путешественники спасают древний народ от вымирания

СНОБ
Найден источник Черной Смерти — одной из самых смертоносных пандемий за всю историю Найден источник Черной Смерти — одной из самых смертоносных пандемий за всю историю

Черная смерть была первой волной 500-летней пандемии

ТехИнсайдер
Игорь Романов: «Есть песни модные, есть вечные. Наш материал – он вечный» Игорь Романов: «Есть песни модные, есть вечные. Наш материал – он вечный»

Что это такое – быть секс-символом всея СССР и можно ли войти в эту реку снова

Лиза
Как победить храп соседа по купе и другие секреты выживания в поезде Как победить храп соседа по купе и другие секреты выживания в поезде

Как сделать путешествие на поезде идиллическим?

Maxim
Синдром спасателя: как стремление помочь всем и каждому приводит к саморазрушению Синдром спасателя: как стремление помочь всем и каждому приводит к саморазрушению

Почему быть спасателем не всегда хорошая идея

Forbes
Мавзолей Джучи-хана оказался построен через 100 лет после его смерти Мавзолей Джучи-хана оказался построен через 100 лет после его смерти

Старший сын Чингисхана, возможно, никогда не был похоронен в известной гробнице

N+1
Кое-что о Рене Кое-что о Рене

Совершенно необязательно проживать все в полную силу и взаправду

Караван историй
Вся правда о «марафонах желаний»: почему люди до сих пор в это верят? Вся правда о «марафонах желаний»: почему люди до сих пор в это верят?

Куда ни кинь взгляд в Сети - обязательно наткнешься на очередного гуру

VOICE
Мелочи, которые ты мог не заметить в фильме «Форрест Гамп» Мелочи, которые ты мог не заметить в фильме «Форрест Гамп»

Феноменальная любовь к деталям в фильме «Форрест Гамп»

Maxim
Искусство после Сребреницы Искусство после Сребреницы

Как сербские художники переживали войну

Weekend
5 животных, которых человечество истребило 5 животных, которых человечество истребило

Животные, которых Земля лишилась из-за непомерного человеческого аппетита

ТехИнсайдер
Оранжевая луна Сатурна Оранжевая луна Сатурна

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

Наука и жизнь
Открыть в приложении