Šis atradimas išsprendžia 400 metų senumo paslaptį apie paukščių akių fiziologiją. Tai taip pat yra neurobiologinis paradigmos poslinkis, teigia Christianas Damsgaardas iš Aarhuso universiteto Danijoje.
„Turime pirmuosius įrodymus, kad kai kurie neuronai gali veikti be deguonies, ir jie randami paukščiuose, kurie skraido mūsų soduose“, – sako jis.
Tinklainės aptinka šviesą ir perduoda šią informaciją nervų signalais į smegenis. Šie audiniai reikalauja daug energijos ir yra maitinami deguonimi bei maistinėmis medžiagomis, tekančiomis per kraujagyslių tinklą. Tačiau paukščių tinklainės yra labai storos, ir jose nėra kraujagyslių. Iki šiol buvo paslaptis, kaip jų tinklainės gauna pakankamai deguonies, kad išlaikytų gilias svarbių nervinių ląstelių sankaupas gyvas.
Susiję straipsniai
Ch. Damsgaardas ir jo kolegos laboratorijoje tyrė zebrines amadinas (Taeniopygia guttata). Komanda įdėjo mažus deguonies jutiklius į paukščių akis ir nustatė, kad vidiniai tinklainės sluoksniai visiškai negauna deguonies.
„Jie gauna deguonį iš akies galo, bet jis negali pasiskirstyti po visą tinklainę“, – aiškina Ch. Damsgaardas.
Komanda išmatavo metabolinių genų aktyvumą skirtingose tinklainės dalyse. Tai parodė, kad deguonies neturinčios sritys intensyviai naudojo glikolizę – procesą, kuris gali skaidyti cukrų be deguonies. Tačiau tai yra daug mažiau efektyvus variantas.
„Norint pagaminti tą patį energijos kiekį, reikia 15 kartų daugiau gliukozės, – pasakoja mokslininkas. Taigi, kaip tinklainė gauna tiek daug cukraus?
Čia į pagalbą ateina pecten oculi – grėblio formos kraujagyslių sankaupa, esanti paukščių akyse. Ji buvo atrasta prieš šimtmečius, ir mokslininkai spėliojo, kad ji tiekia deguonį. Tačiau komandos matavimai tai paneigė. Vietoj to jie atrado, kad pecten oculi praktiškai mirkė tinklainę gliukoze – keturis kartus daugiau nei sugeria smegenų ląstelės – kad pamaitintų „alkaną“ glikolizės „variklį“.
Lukas Tyrrellas iš Niujorko valstybinio universiteto sakosi esantis nustebęs, kad paukščiai evoliucionavo taip, kad jų regėjimas priklauso nuo tokio neefektyvaus proceso. „Tinklainė – ypač paukščių tinklainė – yra vienas iš labiausiai energijos reikalaujančių audinių visame gyvūnų karalystėje“, – sako jis.
Storos, kraujagyslių neturinčios tinklainės galėjo prisitaikyti, kad pagerintų paukščių regos aštrumą, todėl pektino cukraus „siurblys“ buvo vertas evoliucinio vargo. Be deguonies tinklainė taip pat galėjo sudaryti sąlygas kai kuriems paukščiams išsivystyti skrydį (migraciją) dideliame aukštyje – nes jų regėjimas nebuvo paveikiamas žemo deguonies lygio.
Prahos Karolio universiteto (Čekija) mokslininkas Pavelas Němecas mano, kad šie atradimai yra „aiškus pavyzdys, primenantis mums, kad evoliucija siūlo labai netikėtas sprendimus“ fiziniams sunkumams įveikti.
Ch. Damsgaardas ir jo komanda svarsto, ar žmogaus ląstelės galėtų būti modifikuotos taip, kad būtų atsparesnės žalingoms deguonies neturinčioms sąlygoms – pavyzdžiui, po insulto.
Tyrimas publikuotas žurnale „Nature“. Parengta pagal „New Scientist“.