Биологи разгадали многовековую загадку птичьих глаз
Глаза птиц веками ставили ученых в тупик. Одним из самых загадочных вопросов было то, как сетчатка птиц может оставаться живой без кислорода? Новое исследование, опубликованное в журнале Nature, объясняет эту уникальную способность и меняет представления о структуре глаз птиц, существующие более 300 лет.
Сетчатка расположена в задней части глаза и помогает преобразовывать свет в сигналы для мозга. У большинства животных и людей клетки сетчатки получают кислород через кровеносные сосуды, но у птиц сетчатка обходится без сосудов. Ранее ученые считали, что такая структура улучшает зрение, лучше пропуская свет. Однако оставался неразрешенным вопрос, как такая ткань может выживать без кислорода.
Как возможное объяснение была предложена уникальная структура гребень глаза (рecten oculi) содержащий множество кровеносных сосудов. Считалось, что она снабжает сетчатку кислородом, но четких доказательств этого не было. Измерение уровня кислорода в глазу живой птицы долгое время оставалось сложной задачей.
Новая загадка и ее решение
Исследование, проведенное Йенсом Ранделем Ньенгардом из Орхусского университета (Дания), использовало инновационные методы измерений.
Результаты шокировали: гребень глаза не снабжает сетчатку кислородом. Примерно половина ткани сетчатки находится в постоянном кислородном голодании.
«Согласно всем нашим знаниям в области физиологии, эта ткань не должна функционировать», — сказал Кристиан Дамсгард, первый автор исследования.
Чтобы выяснить, как сетчатка функционирует без кислорода, ученые использовали метод пространственной транскриптомики, который позволяет изучать активность генов.
Результаты показали, что в сетчатке активны гены, связанные с анаэробным гликолизом — процессом расщепления сахара без кислорода. Этот метаболизм менее эффективен в производстве энергии.
Но дальше ученые сделали еще одно важное открытие. Они выяснили, что сетчатка птиц поглощает глюкозу с высокой скоростью. Это привело их обратно к глазному гребню. Последний, как оказалось, действует как система доставки топлива: он снабжает сетчатку глюкозой и удаляет отходы лактата в кровь.
Наследие динозавров
Это открытие опровергает многовековые представления о биологии глаза. Эволюционные данные показывают, что такая структура развилась у динозавров, предков современных птиц, и улучшила их зрение, уменьшая рассеяние света.
Сетчатка птиц может стать моделью для изучения заболеваний, связанных с кислородным голоданием у людей, например, инсульта. Понимание того, как птицы справляются с кислородным голоданием, может помочь в поиске новых методов лечения таких заболеваний.
