CMLS: стрекозы и люди одинаково воспринимают красный цвет

Фото из открытых источников

Согласно новым исследованиям Осакского столичного университета, недавно обнаруженный зрительный белок позволяет стрекозам обнаруживать темно-красный и ближний инфракрасный свет, используя механизм, поразительно похожий на тот, что используется в человеческих глазах. Это неожиданный случай параллельной эволюции с потенциальными медицинскими применениями. Результаты исследования были опубликованы в журнале Cellular and Molecular Life Sciences.

Человек воспринимает цвета света благодаря белку, называемому опсином, который находится в глазу. У человека за цветовое зрение отвечают три типа опсинов, соответствующие синему, зеленому и красному свету.

Среди насекомых стрекозы обладают необычайно острым красным зрением.

В своем новом исследовании профессор Мицумаса Коянаги из Осакского столичного университета и его коллеги идентифицировали опсин стрекозы, который обнаруживает свет в диапазоне около 720 нм, что находится за пределами самой красной части видимого спектра.

«Это один из самых чувствительных к красному цвету зрительных пигментов, когда-либо обнаруженных», — сказал профессор Акихиса Теракита из Осакского столичного университета. «Стрекозы, вероятно, способны видеть в красном свете глубже, чем большинство насекомых».

Исследователи предположили, что это поможет стрекозам находить подходящих партнеров для размножения.

Чтобы проверить эту идею, они измерили коэффициент отражения — количество света, отражаемого поверхностью. А у стрекоз этот отраженный свет влияет на то, как они выглядят друг для друга.

Ученые обнаружили существенные различия между самцами и самками стрекоз Asiagomphus melaenops в отражении красного и ближнего инфракрасного излучения, что позволяет предположить, что способность различать особей противоположного пола в полете помогает самцам быстро отличать их от самок.

«Удивительно, но механизм, с помощью которого красный опсин стрекозы обнаруживает красный свет, идентичен механизму красного опсина у млекопитающих, включая человека», — сказал Рю Сато из Осакского столичного университета. «Это неожиданный результат, предполагающий, что тот же эволюционный процесс происходил независимо в отдаленно родственных линиях».

Авторы также раскрыли важную идею, которая может помочь воплотить это открытие в реальные практические приложения.

Они точно определили ключевое положение в белке, которое контролирует его чувствительность к свету.

После внесения этих изменений чувствительность была повышена еще больше, что позволило белку реагировать на свет в инфракрасном диапазоне.

Они разработали вариант белка, реагирующий на еще более длинные волны, и показали, что клетки, содержащие этот белок, могут активироваться ближним инфракрасным светом.

Эти результаты могут быть полезны в области оптогенетики, которая использует светочувствительные белки, активируемые светом, для исследования медицинских состояний.

Поскольку опсин стрекозы реагирует на свет с большей длиной волны, он может лучше работать в более глубоких тканях.

«В этом исследовании нам удалось еще больше сместить чувствительность модифицированного опсина ближнего инфракрасного диапазона, выделенного у стрекоз семейства Gomphidae, в сторону более длинных волн, и мы подтвердили, что модифицированный опсин ближнего инфракрасного диапазона может вызывать клеточные реакции в ответ на ближний инфракрасный свет», — сказал профессор Коянаги. «Эти результаты демонстрируют, что данный опсин является многообещающим оптогенетическим инструментом, способным обнаруживать свет даже глубоко внутри живых организмов».