Рыбы и амфибии усиливают инфракрасное зрение с помощью фермента
Лососи, мигрируя из океана в пресные воды для нереста, эволюционно развили способность усиливать зрение в инфракрасном диапазоне. Этим же механизмом обладают другие пресноводные рыбы и амфибии, например, лягушки. У людей такой адаптации нет.
Ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе раскрыли почти вековую загадку о том, как эти животные переключают зрение между морской/наземной средой (сине-зеленый свет) и мутными пресными потоками, где свет смещен в красную и инфракрасную часть спектра.
Ключевое открытие — фермент Cyp27c1
- Функция: Фермент превращает витамин A1 в витамин A2.
- Эффект: Витамин A2 обладает свойством усиливать способность видеть свет с большей длиной волны — красный и инфракрасный.
- Пример: Когда лосось заходит в реки, он «включает» этот фермент, что помогает ему видеть в мутной воде.
Экспериментальное подтверждение
- Аквариумные рыбки данио-рерио: Особи с нормальным геном cyp27c1 плыли на инфракрасный свет в темном аквариуме. Рыбки с отключенным геном не реагировали на ИК-свет.
- Лягушки-быки: Их глаза уникально приспособлены одновременно смотреть в воздух и под воду. Витамин A2 и фермент Cyp27c1 были обнаружены только в верхней половине глаза, смотрящей в воду, но не в нижней, смотрящей в воздух.
Потенциал для биомедицины
Открытие может найти применение в оптогенетике — методе управления нейронами с помощью света.
- Проблема: Современные методы используют видимый свет, который проникает лишь в поверхностный слой нервной ткани.
- Перспектива: Внедрение фермента Cyp27c1 могло бы позволить активировать нейроны инфракрасным светом, который проникает глубже. «Подобно тому, как фермент помогает рыбе заглянуть в мутную воду, он может помочь нам заглянуть глубже в мозг», — говорит старший автор работы Джозеф Корбо.
Ситуация у человека
У людей есть форма того же гена, но в глазу он не активен, поэтому мы не можем естественным образом усиливать инфракрасное зрение.
- Однако исследования на медицинских студентах в 1940-х годах показали, что потребление витамина A2 усиливает способность обнаруживать красный и инфракрасный свет.
- В 2013 году группа «биохакеров» успешно собрала средства на эксперимент по расширению зрения в ближний инфракрасный спектр с помощью диеты, обогащенной витамином A2. Ученый отмечает, что, хотя не рекомендует следовать их диете, сама концепция обоснована.