Fasci di mitocondria (giallu) in i coni di fotoreceptor di gopher ghjucanu un rolu inaspettatu in un focusu più precisu di a luce diffusa (luce da quì sottu) (fazzu blu).Stu cumpurtamentu otticu pò migliurà a visione facendu i pigmenti in e cellule di cuni più efficaci à catturà a luce.
Un mosquito ti guarda à traversu un array di microlens.Girate a testa, tenete u flyswatter in manu, è fighjate à u vampiru cù u vostru umile ochju unicu.Ma risulta chì pudete vede l'altri - è u mondu - più di ciò chì pensate.
Un studiu publicatu u mese passatu in a rivista Science Advances hà scupertu chì in l'ochju di i mammiferi, mitocondri, organelli nutritivi di e cellule, ponu piglià un secondu rolu di microlens, aiutendu à focalizà a luce nantu à i fotopigmenti, sti pigmenti cunvertisce a luce in signali nervosi per u cervellu. interpretà.I risultati mostranu similitudini impressiunanti trà l'ochji di i mammiferi è l'ochji cumposti di insetti è altri artropodi, chì suggerenu chì i nostri ochji anu una cumplessità ottica latente è chì l'evoluzione hà fattu una parte assai antica di a nostra anatomia cellulare truvata per novi usi.
A lente in u fronte di l'ochju focalizeghja a luce di l'ambienti nantu à una fina capa di tissutu in u spinu, chjamata retina.Quì, e cellule fotoreceptore - i coni chì culuranu u nostru mondu è i bastoni chì ci aiutanu à navigà in poca luce - assorbanu a luce è a cunvertisce in signali neurali chì vanu à u cervellu.Ma i fotopigmenti sò situati à a fine di i photoreceptors, immediatamenti daretu à u grossu fasciu mitocondriale.U stranu arrangiamentu di stu fasciu trasforma a mitocondria in ostaculi apparentemente innecessarii chì sparghjenu a luce.
I mitocondri sò "l'ultima barriera" à e particelle di luce, hà dettu Wei Li, ricercatore senior à l'Istitutu Naziunale di l'Ochju è autore principale di u paper.Per parechji anni, i scientisti di a visione ùn pudianu capisce stu stranu arrangiamentu di questi organelli - dopu à tuttu, a mitocondria di a maiò parte di e cellule s'appiccica à u so organellu cintrali - u nucleu.
Certi scentifichi anu suggeritu chì sti fasci pò avè evolutu micca luntanu da induve i signali luminosi sò cunvertiti in signali neurali, un prucessu intensivu d'energia chì permette l'energia per esse facilmente pompata è furnita rapidamente.Ma allora a ricerca hà cuminciatu à dimustrà chì i fotoreceptori ùn anu micca bisognu di tanti mitocondri per l'energia, invece, ponu ottene più energia in un prucessu chjamatu glicolisi, chì si trova in u citoplasma gelatinoso di a cellula.
Lee è a so squadra anu amparatu nantu à u rolu di sti tratti mitocondriali analizendu e cellule di cuni di un gopher, un picculu mammiferu chì hà una visione eccellente di ghjornu, ma hè in realtà cecu di notte perchè i so fotoreceptori di cuni sò sproporzionatamente grandi.
Dopu chì e simulazioni di computer anu dimustratu chì i fasci mitocondriali puderanu avè pruprietà ottiche, Lee è a so squadra cuminciaru esperimenti nantu à l'uggetti veri.Anu utilizatu campioni sottili di retine di squirrel, è a maiò parte di e cellule sò state sguassate eccettu per uni pochi di coni, cusì "avè solu un saccu di mitocondria" ben imballatu in una membrana, hà dettu Lee.
Illuminendu stu campione è esaminendu cù cura sottu un microscopiu cunfocale speciale cuncepitu da John Ball, un scientist in u laboratoriu di Lee è autore principale di u studiu, avemu trovu un risultatu inesperu.A luce chì passa à traversu u fasciu mitocondriale appare cum'è un fasciu luminoso è forte focu.I circadori anu pigliatu ritratti è video di a luce chì penetrava in a bughjura attraversu queste microlensi, induve i fotopigmenti aspettanu in animali viventi.
U fasciu mitocondriale ghjoca un rolu chjave, micca cum'è un ostaculu, ma in furnisce a quantità di luce pussibule à i fotoreceptori cù una perdita minima, dice Li.
Utilizendu simulazioni, ellu è i so culleghi anu cunfirmatu chì l'effettu di a lente hè principalmente causatu da u fasciu mitocondriale stessu, è micca da a membrana in u circondu (ancu chì a membrana ghjoca un rolu).Un quirk di a storia naturale di u gopher hà ancu aiutatu à dimustrà chì a forma di u fasciu mitocondriale hè critica per a so capacità di fucalizza: durante i mesi, u gopher hibernate, i so fasci mitocondriali diventanu disordinati è diminuite.Quandu i circadori anu modellatu ciò chì succede quandu a luce passa à traversu u fasciu mitocondriale di un squirrel di terra di dorme, anu truvatu chì ùn cuncentra a luce quant'è quandu hè allungatu è assai urdinatu.
In u passatu, altri scientisti anu suggeritu chì i fasci mitocondriali puderanu aiutà à cullà a luce in a retina, nota Janet Sparrow, prufissore di oftalmologia in u Columbia University Medical Center.Tuttavia, l'idea pareva strana : "Certi pirsuni cum'è mè si ridiavanu è dicenu: "Vai, avete veramente tante mitocondrie per guidà a luce?"– disse."Hè veramente un documentu chì a prova - è hè assai bonu".
Lee è i so culleghi crèdenu chì ciò chì anu osservatu in i gophers puderia ancu accade in l'omu è altri primati, chì anu una struttura piramidale assai simili.Pensanu chì puderia ancu spiegà un fenomenu descrittu per a prima volta in u 1933 chjamatu l'effettu Stiles-Crawford, in quale a luce chì passa per u centru stessu di a pupilla hè cunsiderata più luminosa chì a luce chì passa in un angulu.Perchè a luce cintrali pò esse più focu annantu à u fasciu mitocondriale, i circadori pensanu chì puderia esse megliu focu annantu à u pigmentu di u conu.Suggerenu chì a misurazione di l'effettu Stiles-Crawford puderia aiutà à a deteczione precoce di e malatie di a retina, assai di quali portanu à danni è cambiamenti mitocondriali.A squadra di Lee hà vulsutu analizà cumu a mitocondria malata focalizza a luce di manera diversa.
Hè un "bellu mudellu sperimentale" è una scuperta assai nova, hà dettu Yirong Peng, un prufissore assistente di oftalmologia in UCLA chì ùn era micca implicatu in u studiu.Serà interessante per vede s'ellu sti fasci mitocondriali ponu ancu funziunà à l'internu di bastone per migliurà a visione notturna, hà aghjustatu Peng.
Almenu in i coni, queste mitocondria puderia avè evolutu in microlenti perchè e so membrane sò custituite da lipidi chì rifrattanu naturalmente a luce, hà dettu Lee."Hè solu u megliu materiale per a funzione".
I lipidi parenu ancu truvà sta funzione in altrò in a natura.In l'acelli è i rettili, strutture chjamate gocce d'oliu anu sviluppatu in a retina chì servenu cum'è filtri di culore, ma sò ancu pensati per funziunà cum'è microlensi, cum'è fasci mitocondriali.In un grande casu di evoluzione cunvergente, l'uccelli chì circundanu sopra, i mosquitoes buzzing around their delicious preda umana, leghjite questu cù caratteristiche ottiche appropritate chì anu evolutu indipindente - adattazioni chì attrae i televidenti.Quì vene un mondu chjaru è luminoso.
Nota di l'editore: Yirong Peng hà ricevutu u sustegnu di a Klingenstein-Simons Fellowship, un prughjettu sustinutu in parte da a Fundazione Simons, chì finanzia ancu sta rivista editata in modu indipendenti.A decisione di finanziamentu di a Fundazione Simmons ùn affetta micca i nostri rapporti.
Correzione: 6 d'aprile 2022 U tìtulu di l'imaghjini principali hà inizialmente identificatu in modu incorrectu u culore di i fasci mitocondriali cum'è viola invece di giallu.A tintura viola hè assuciata cù a membrana chì circundava u fasciu.
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Tempu di Postu: Aug-22-2022
