Обнаружен простой механизм цветового зрения
Цветовое зрение у позвоночных обычно обеспечивается сложными нейронными механизмами в глазах с использованием нескольких типов светочувствительных молекул (опсинов). Однако исследователи из Городского университета Осаки (Япония) обнаружили, что рыбий пинеальный орган — внеглазной светочувствительный орган на поверхности мозга — способен различать цвета с помощью простого механизма на основе всего одного типа опсина. Результаты опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Суть открытия
В отличие от человеческого зрения, где за цветовосприятие отвечают три опсина (красный, зеленый, синий) в разных фоторецепторах, пинеальный орган данио-рерио использует единственный опсин — парапинопсин. Этот опсин обладает уникальным бистабильным свойством.
- Два стабильных состояния: Парапинопсин имеет стабильное темновое (неактивное) и стабильное световое (активное) состояние.
- Разная цветочувствительность: Темновое состояние чувствительно к УФ-свету, а световое — к видимому свету.
- Фотообратимость: Под действием естественного света, содержащего все цвета, в системе устанавливается смесь двух состояний. Таким образом, один тип опсина ведет себя как два типа световых сенсоров.
Как работает механизм
Два состояния действуют антагонистически:
- Свет с преобладанием УФ-излучения усиливает сигнал.
- Свет с преобладанием видимого излучения подавляет сигнал.
Это позволяет органу обнаруживать изменения в цветовом составе окружающего света, например, разницу между солнечным (богатым видимым светом) и тенистым (богатым УФ-светом) местом в поздние послеобеденные часы.
Эволюционное значение
По словам профессора Акихисы Тэракиты, ведущего автора исследования, это открытие имеет важное эволюционное значение. Предковые опсины, вероятно, обладали бистабильной природой.
«Поскольку глаза и пинеальные органы имеют общее происхождение, можно предположить, что появление такого механизма цветового детектирования, как у бистабильного опсина рыбьего пинеального органа, стало важным первым шагом для позвоночных на пути к приобретению сложной функции цветового зрения», — отметил Тэракита.