|
Виргинский филин
Что бы там ни говорили о птичьих мозгах, но наши пернатые братья здорово опередили нас – и всех других животных на планете – в способности видеть, и это определенно имеет кое-какую связь с развитием их мозга.
Вот, например, хищные птиц: они должны заметить свой обед с большого расстояния и камнем упасть на движущуюся мишень с быстротой молнии. А еще есть совы, которые чрезвычайно проворны в добывании пищи даже самыми темными ночами. Одни птицы обладают способностью воспринимать ультрафиолетовое излучение, другие – инфракрасное, а некоторые даже ориентируются по магнитному полю Земли.
Большая часть заслуг в том, что у птиц такое острое зрение, принадлежит удивительной сетчатке, которая развивается из мозга, что формально делает ее компонентом центральной нервной системы. Действительно, сетчатка птиц гораздо сложнее по структуре и составу, чем сетчатка человека, и содержит гораздо больше фоторецепторов – палочек и колбочек, определяющих свет и цвет, соответственно.
Беркут
Хотя ученые все больше и больше узнают о сетчатке птиц, многие вопросы остаются открытыми. Группа Торстена Бурместера (Thorsten Burmester) из Гамбургского университета (University of Hamburg) решила выяснить, как такая высокопродуктивная сетчатка может поддерживать себя, если в птичьем глазе очень мало капилляров, доставляющих ей кислород. В конце концов, должна же она, так сказать, «дышать»…
«Зрительный процесс в глазе позвоночных требует большого количества метаболической энергии и, значит, кислорода», - пишут ученые в своей статье в журнале Journal of Biological Chemistry. «Обеспечение кислородом сетчатки птиц – сложная задача, потому что у птиц большие глаза, толстая сетчатка и высокий уровень метаболизма, но в сетчатке нет ни глубоких, ни поверхностных капилляров».
Чтобы ответить на этот вопрос, группа Бурместера детально изучила белок, который, как они установили, в большом количестве присутствует в фоторецепторных клетках птичьего глаза – и только птичьего глаза. Они назвали этот белок глобином Е («Е», конечно, сокращение от «eye»).
Используя ряд методик, исследователи установили, что глобин Е ответственен за хранение и доставку кислорода к сетчатке.
Это открытие интересно по ряду причин.
Филин
Во-первых, оно помогает объяснить эволюция птиц, приведшую к таким большим глазам, относительно их массы тела, без густой сети глазных капилляров, доставляющих кровь. (У некоторых сов, например, глаза больше, чем у человека).
«Точное происхождение глобина Е в определенной степени остается загадкой», - поясняет Бурместер. «Ясно, что он эволюционировал из какого-то типа глобина, но у него нет явных родственников вне класса птиц».
Считается, что все белки-глобины имеют общего предка, и самые известные представители этого семейства – миоглобин и гемоглобин. Миоглобин отвечает за хранение кислорода и его высвобождение в сердечной мышце и волокнах скелетной мускулатуры. Гемоглобин транспортирует кислород из легких к другим частям тела, находясь в эритроцитах.
«Эволюция глаз птиц шла в направлении создания системы, подобной нашему сердцу, которое использует миоглобин для хранения и выделения кислорода, чтобы поддерживать дыхание и использовать энергию при сокращении мышц. Кислород и энергия необходимы глазу для генерирования нервных сигналов», - объясняет Бурместер.
Полярная сова
Во-вторых, открытие ставит крест на более ранней гипотезе, предполагавшей, что средством доставки кислорода в глаз птицы может быть другая молекула – белок нейроглобин. Нейроглобин, как известно, доставляет кислород к ткани мозга, поэтому такое предположение было вполне оправдано. Но, как оказалось, в образцах сетчатки цыплят в экспериментах Бурместера матричной РНК глобина Е было в 100 раз больше, чем мРНК нейроглобина. Вероятно, в глазе птиц нейроглобин выполняет другую, пока еще не установленную, функцию.
И, наконец, в-третьих, белок глобин Е - еще одна интересная иллюстрация конвергентной эволюции «миоглобинподобных» молекул. Среди организмов, имеющих белки с аналогичными функциями, - соя, которой нужен ее леггемоглобин, чтобы доставлять кислород почвенным бактериям Rhizobium, колонизирующим ее корневые клубеньки, и морской червь Cerebratulus lacteus, которому необходим его мини-гемоглобин для поддержания в оксигенированном состоянии мозга и нервов, когда в поисках моллюсков он глубоко зарывается в морское дно, где уровни кислорода низки.
Орлан
По материалам
Protein Unique to Avian Retina Contributes to Visual Acuity by Helping Eyes 'Breathe'
Аннотация к статье Oxygen supply from the bird's eye perspective: Globin E is a respiratory protein in the chicken retina
© «Уникальный белок сетчатки птиц способствует остроте зрения, помогая глазу «дышать»». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на сайт LifeSciencesToday.
Филин
Открытие физиков кардинально изменяет традиционное понимание зрительного восприятия
Почему у животных нет инфракрасного зрения
Related Articles: |
