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

Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Екатерина и Елена Поповы Екатерина и Елена Поповы

Сестры-бизнецы Поповы вручную создают киберкукол

Собака.ru
Погружение в Африку Погружение в Африку

Маршрут доктора Дэвида Ливингстона вглубь Африки спустя 160 лет

Вокруг света
Экспедиция на Иссык-Куль: как древние разломы земной коры помогают ученым прогнозировать периодичность землетрясений Экспедиция на Иссык-Куль: как древние разломы земной коры помогают ученым прогнозировать периодичность землетрясений

Ученые обнаружили древние землетрясения на северном побережье Иссык-Куля

ТехИнсайдер
Долгая счастливая жизнь Долгая счастливая жизнь

Старение – это естественно, но не нормально

Популярная механика
Искусство после Сребреницы Искусство после Сребреницы

Как сербские художники переживали войну

Weekend
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
Rihanna Rihanna

Рианна является самой богатой женщиной в мире музыки

ЖАРА Magazine
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

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

Psychologies
Египетский археометаллург воссоздал древний метод полого бронзового литья Египетский археометаллург воссоздал древний метод полого бронзового литья

Египтяне использовали известково-восковую смесь для защиты бронзы

N+1
Почему изменяется климат? Почему изменяется климат?

Потепление климата стало заметно влиять на жизнедеятельность человека

Наука и жизнь
Винишко с подругой vs поход к психологу: что выбрать Винишко с подругой vs поход к психологу: что выбрать

Всегда ли откровенные разговоры на кухне помогают залечить душевные раны?

Psychologies
Бисмарк: коварный циник и создатель единой Германии Бисмарк: коварный циник и создатель единой Германии

Немцы редко гордятся методами, которые Бисмарк использовал для достижения целей

Дилетант
Патронус, боггарт и Карта Мародеров: психологические уроки «Гарри Поттера» Патронус, боггарт и Карта Мародеров: психологические уроки «Гарри Поттера»

Почему история о «мальчике, который выжил» не перестает нас увлекать?

Psychologies
Грязь под крышей мира Грязь под крышей мира

Что ждет Катманду в ближайшем будущем?

Вокруг света
Вышивка, музыка, путешествия: что делает Виктория Шелягова в Ивановской области Вышивка, музыка, путешествия: что делает Виктория Шелягова в Ивановской области

Зачем Виктория Шелягова купила дом в Ивановской области?

СНОБ
Как правильно загорать Как правильно загорать

Как выбрать солнцезащитный крем?

Maxim
Подвиг Огурцова: как всего три советских кавалериста захватили немецкую колонну из 33 единиц техники Подвиг Огурцова: как всего три советских кавалериста захватили немецкую колонну из 33 единиц техники

Василий Огурцов со своими товарищами смог захватить колонну немецких грузовиков

ТехИнсайдер
Алмазы под давлением Алмазы под давлением

Экономист Александр Аузан о будущем креативных индустрий

СНОБ
Копать, рисовать и не заботиться о маникюре. Где и как в России непрофессионалов учат археологии Копать, рисовать и не заботиться о маникюре. Где и как в России непрофессионалов учат археологии

Как устроен парк «Аргамач», где учат археологии всех желающих

СНОБ
Что нам стоит дом построить Что нам стоит дом построить

Как правильно потратить материнский капитал на жилье

Лиза
Кровно заработанное Кровно заработанное

Учимся рассчитывать свою будущую пенсию

Лиза
Барнаульский археолог описал парное погребение в кургане пазырыкской региональной элиты Барнаульский археолог описал парное погребение в кургане пазырыкской региональной элиты

Под насыпью в Ханкаринском Доле находилась могила двух людей и семи коней

N+1
Породы-вундеркинды Породы-вундеркинды

Кто в списке самых умных собак

Лиза
«Меня надо наказать за эту жизнь»: Джейн Биркин о токсичных отношениях «Меня надо наказать за эту жизнь»: Джейн Биркин о токсичных отношениях

Отрывок из «Дневника обезьянки» — автобиографической книги Джейн Биркин

Forbes
Мифозои Китая: какие фантастические твари пришли к нам из страны Поднебесной Мифозои Китая: какие фантастические твари пришли к нам из страны Поднебесной

Кто такие мифозои?

Вокруг света
Виновата ли я? Виновата ли я?

Почему мы чувствуем вину и стыд, даже когда вроде как не сделали ничего плохого?

Новый очаг
Шахматная доска на полу и стене Шахматная доска на полу и стене

На какие дизайнерские приемы стоит обратить внимание, если ты затеяла ремонт

Лиза
Специалисты Neovolt отвечают на вопросы читателей: все, что вы хотели знать про батареи Специалисты Neovolt отвечают на вопросы читателей: все, что вы хотели знать про батареи

Актуальные вопросы на тему покупки и эксплуатации аккумуляторов гаджетов

CHIP
«Ноев ковчег» для семян: как устроено «хранилище Судного дня» «Ноев ковчег» для семян: как устроено «хранилище Судного дня»

Стратегический запас семян на черный день — идея не новая

Вокруг света
Открыть в приложении