Ночное зрение
Ночно́е зрение — механизм восприятия света зрительной системой, действующий в условиях относительно низкой освещённости. (Есть ещё су́меречное зре́ние).
Что возникло у позвоночных раньше — отвечающие за сумеречное зрение палочки или же колбочки, что позволяют нам различать цвета? Используя простую логику, можно придумать ответ: сначала наши давние предки «изобрели» палочки, получив сумеречное зрение без особых изощрений в спектре (то есть одноцветное). Затем уже постепенно, по одной, могли бы возникнуть колбочки, более разнообразные (их у большинства людей три типа) и позволяющие различать цвета. Но, как это часто бывает в науке, не все так просто!
В сетчатке глаз у позвоночных доминируют цветовые колбочки, но у млекопитающих на первый план выходят палочки. Некогда они обеспечили им миллионы лет благополучного выживания в эпоху динозавров. Американские ученые выяснили, что такую способность еще больше 200 млн лет назад им обеспечил белок NRL, превращающий незрелые клетки-колбочки в зрелые клетки-палочки.
Ранние млекопитающие развили ночное зрение, позволившее им вести активную жизнь в такое время суток, когда главные конкуренты и противники, динозавры, были практически слепы. Считается, что это событие стало одним из важнейших в их эволюционной истории. До сих пор в сетчатке млекопитающих доминируют палочки – чрезвычайно чувствительные фоторецепторы, важные при плохом освещении но неспособные различать частоту фотонов, цвет излучения. При этом у птиц, рыб и других позвоночных основным типом фоторецепторов остаются колбочки. Недостаточно чувствительные для темноты, они позволяют различать цвета и специализируются на волнах коротковолновой (S), средне- (M) и длинноволновой (L) части видимого диапазона.
В некоторых количествах палочки имеются и у низших позвоночных, однако только у млекопитающих они приобрели такую важную роль и численность.
Ученые также сравнили соответствующие участки геномов различных позвоночных. Обнаружилось, что существенные изменения генов, связанных с регуляцией активности NRL, совпадают по времени с возникновением у млекопитающих ночного зрения – чуть больше 200 миллионов лет назад. Возвращение к дневному образу жизни и усиление цветного зрения некоторые из них, включая наших предков, совершили позднее. При этом до сих пор в нашей сетчатке палочек на порядок больше, чем колбочек.
Палочки на сетчатке очень многочисленны — их насчитывают около 120 миллионов. Колбочек меньше — около шести-семи миллионов. Реагировать на свет и тем, и другим клеткам помогают белки семейства опсинов. У палочек есть родопсин, который в ответ на воздействие света меняет свою форму. У человеческих колбочек же есть три типа фотопсинов, которые отличаются в своих световых предпочтениях.
Интересно, что и колбочки, и палочки взаимозависимы. Из-за дефекта палочек могут начать погибать и колбочки. Скорее всего, причина этого эффекта в том, что оба типа фоторецепторов действуют сообща, снабжая питанием (молочной кислотой) следующий, находящийся еще глубже за ними, пигментный слой сетчатки (который поглощает оставшийся свет). Взамен они получают от пигментного слоя глюкозу. Но когда палочки из-за нарушений перестают делиться молочной кислотой, то пигментные клетки эгоистично оставляют глюкозу себе и несчастные колбочки гибнут от нехватки энергии.
