Секрет ночного зрения найден в необычной «архитектуре» ДНК

Исследователи обнаружили важный элемент, делающий ночное зрение возможным у ночных млекопитающих. Согласно отчёту в журнале Cell, ДНК в фоторецепторных палочковых клетках, отвечающих за зрение при слабом свете, упакована очень нестандартным образом. Эта особая архитектура ДНК превращает сами ядра палочек в крошечные линзы, собирающие свет — миллионы таких линз есть в каждом глазу ночного животного.

Два типа архитектуры ядра

• Конвенциональная архитектура (классическая) присутствует в палочковых клетках дневных млекопитающих, таких как приматы, свиньи и белки. В ней более конденсированный гетерохроматин расположен на периферии ядра, а менее конденсированный эухроматин — в центре.
• Инвертированная архитектура (обратная) универсально присутствует у ночных млекопитающих, например, мышей, кошек и оленей. В ней центральную часть ядра занимает крупная масса гетерохроматина, а факторы транскрипции обогащены на периферии.

Оптические последствия

Исследование показало чёткую корреляцию между архитектурой ядра и образом жизни животных, подтверждённую данными почти по сорока видам.

• Ядра дневных животных рассеивают свет во всех направлениях, выступая как «рассеивающие препятствия».
• Ядра ночных животных действуют как собирающие линзы, фокусируя свет вперёд.

Это позволяет тому небольшому количеству света, что есть ночью, глубже проникать в сетчатку, где он может быть воспринят. Компьютерное моделирование показывает, что столбцы таких ядер в сетчатке эффективно проводят свет к светочувствительным сегментам палочек.

Эволюционное значение

Мыши не рождаются с инвертированной архитектурой — она полностью формируется из конвенциональной в первые недели жизни. Учёные полагают, что инвертированный паттерн появился на ранних этапах эволюции млекопитающих как адаптация к ночному зрению. Конвенциональная архитектура неоднократно восстанавливалась у видов, вернувшихся к дневному образу жизни, что указывает на давление отбора в её пользу.

Таким образом, необычная упаковка ДНК в ядрах палочек оказалась ключевым оптическим приспособлением для ночного зрения.