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

Вороньи уроки Вороньи уроки

Когда кедру было 35 лет, в его кроне свила гнездо серая ворона

Наука и жизнь
Как правильно спать в жару: 7 советов, чтобы не перегреться Как правильно спать в жару: 7 советов, чтобы не перегреться

Эти простые советы помогут вам комфортно спать даже в жару

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
20 имен для мальчиков и девочек, которые напомнят вам о лете 20 имен для мальчиков и девочек, которые напомнят вам о лете

Некоторые имена имеют самое прямое отношение к лету

Вокруг света
Яснотка пугающая и беззащитная Яснотка пугающая и беззащитная

Яснотка — красивая и опасная

Наука и жизнь
Микротоки для лица: что это, эффект от процедуры и противопоказания Микротоки для лица: что это, эффект от процедуры и противопоказания

Вместе с дерматологом и косметологом рассказываем, что нужно знать о микротоках

РБК
Земля. Прятки под мантией Земля. Прятки под мантией

Ядро Земли перестало вращаться, электромагнитное поле нашей планеты разрушается

Наука и жизнь
Одна вокруг света: горный картофель и сезон дождей Одна вокруг света: горный картофель и сезон дождей

174-я серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко: северные Анды

Forbes
6 признаков глупого человека 6 признаков глупого человека

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

Psychologies
Физики создали тороидальный вихрь света Физики создали тороидальный вихрь света

Физики согнули закрученный в трубку свет в вихревое кольцо

N+1
Судьба телескопа Судьба телескопа

Зонд Hubble проработал на орбите 30 славных лет – но что ждет его дальше?

Популярная механика
Горцы — и как с ними быть в новой реальности Горцы — и как с ними быть в новой реальности

Горцы — не только люди, живущие в горах, но и название большого числа растений

Наука
Осторожно: амфибии! Осторожно: амфибии!

Наступает весна, тысячи жаб, лягушек и тритонов отправляются на нерест в водоёмы

Наука и жизнь
Оба нано: история двух создателей батарей для электрокаров — с началом в одно время и очень разными концами Оба нано: история двух создателей батарей для электрокаров — с началом в одно время и очень разными концами

Два проекта запустились в один год, в одной и той же сфере — кто будет успешнее

VC.RU
Краткая история наготы Краткая история наготы

Как менялось отношение человечества к обнаженному телу

Правила жизни
Большие обитатели больших морей: что мы знаем об альбатросах Большие обитатели больших морей: что мы знаем об альбатросах

Альбатросы — величайшие в мире странники

Вокруг света
5 растительных продуктов с высоким содержанием белка 5 растительных продуктов с высоким содержанием белка

Какие растительные продукты содержат много белка?

ТехИнсайдер
Ранний час: 4 причины назначать важные дела на утро Ранний час: 4 причины назначать важные дела на утро

Несколько аргументов в пользу привычки назначать важные дела на утро

Psychologies
Изотопы азота указали на высокое положение мегалодона в цепи питания Изотопы азота указали на высокое положение мегалодона в цепи питания

Трофический уровень мегалодона был выше, чем у любых других акул

N+1
Вспоминаем хорошие книги: 5 громких новинок научной фантастики 2018 года Вспоминаем хорошие книги: 5 громких новинок научной фантастики 2018 года

Романы, которые позволят взглянуть на фантастические варианты будущего

ТехИнсайдер
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
Потрясающие времена Потрясающие времена

Startup Village – это мероприятие для общения предпринимателей с инвесторами

ТехИнсайдер
$1 тысяча за отпуск и принудительные выходные. Как бороться с выгоранием сотрудников в кризис $1 тысяча за отпуск и принудительные выходные. Как бороться с выгоранием сотрудников в кризис

Как сохранить баланс между эффективностью и ментальным здоровьем сотрудников

Inc.
«Мама была ко мне равнодушна, и я говорю ей за это спасибо» «Мама была ко мне равнодушна, и я говорю ей за это спасибо»

Наша героиня благодарна тому, что ее мама занималась своей жизнью

Psychologies
Мужской разврат как ошибка эксперимента Мужской разврат как ошибка эксперимента

«Принцип Бейтмана» и другие ошибки великих генетиков

СНОБ
Пенис в сумочке: история Сада Абэ — самой странной эскортницы-убийцы в истории Пенис в сумочке: история Сада Абэ — самой странной эскортницы-убийцы в истории

Сада Абэ считается самой странной куртизанкой в Японии

VOICE
Конфеты в кармане: история самого молодого маньяка в истории СССР Конфеты в кармане: история самого молодого маньяка в истории СССР

Осенью 1938 года всех жителей Свердловска потрясло чудовищное преступление

VOICE
Как братья-миллиардеры превратили стартап Stripe в «единорога» стоимостью $95 млрд Как братья-миллиардеры превратили стартап Stripe в «единорога» стоимостью $95 млрд

Братья-миллиардеры превратили Stripe в один из самых прибыльных стартапов

Forbes
Отец-тиран, безжалостный бизнесмен, растратчик: кем был медиамагнат Роберт Максвелл Отец-тиран, безжалостный бизнесмен, растратчик: кем был медиамагнат Роберт Максвелл

Вспоминаем историю медиамагната Роберта Максвелла

Forbes
В магическом трехслойном графене нашли два режима сверхпроводимости В магическом трехслойном графене нашли два режима сверхпроводимости

Физики исследовали сверхпроводимость в трехслойном графене

N+1
Открыть в приложении