माइटोकोन्ड्रियाले कोन कोशिकाहरूमा रङ्गद्रव्यलाई प्रकाश खिच्नमा अझ प्रभावकारी बनाएर दृष्टि सुधार गर्न सक्छ

गोफर फोटोरिसेप्टर कोन भित्र माइटोकोन्ड्रिया (पहेंलो) को बन्डलहरूले फैलिएको प्रकाश (तलबाट चमक) (निलो बीम) को अधिक सटीक फोकसमा अप्रत्याशित भूमिका खेल्छ।यो अप्टिकल व्यवहारले शंकु कोशिकाहरूमा भएका पिग्मेन्टहरूलाई प्रकाश क्याप्चर गर्न थप कुशल बनाएर दृष्टि सुधार गर्न सक्छ।

एउटा लामखुट्टेले तपाईंलाई माइक्रोलेन्स एरे मार्फत हेरिरहेको छ।तपाईं आफ्नो टाउको घुमाउनुहोस्, आफ्नो हातमा फ्लाईस्वाटर समात्नुहोस्, र आफ्नो नम्र, एकल-लेन्स भएको आँखाले भ्याम्पायरलाई हेर्नुहोस्।तर यो बाहिर जान्छ कि तपाइँ एक अर्कालाई देख्न सक्नुहुन्छ - र संसार - तपाइँ सोच्नु भन्दा बढि।

गत महिना साइन्स एडभान्स जर्नलमा प्रकाशित एक अध्ययनले स्तनधारीको आँखा भित्र, माइटोकोन्ड्रिया, सेल-पोषण गर्ने अर्गानेल्सले दोस्रो माइक्रोलेन्सको भूमिका खेल्न सक्छ, जसले फोटोपिग्मेन्टमा प्रकाशलाई फोकस गर्न मद्दत गर्दछ, यी पिग्मेन्टहरूले प्रकाशलाई मस्तिष्कका लागि तंत्रिका संकेतहरूमा रूपान्तरण गर्दछ। व्याख्या।खोजहरूले स्तनधारी आँखाहरू र कीराहरू र अन्य आर्थ्रोपोडहरूको यौगिक आँखाहरू बीच उल्लेखनीय समानताहरू देखाउँदछ, जसले सुझाव दिन्छ कि हाम्रो आफ्नै आँखामा सुप्त अप्टिकल जटिलता छ र त्यो विकासले हाम्रो सेलुलर एनाटॉमीको धेरै पुरानो भागलाई नयाँ प्रयोगको लागि फेला पारेको छ।

आँखाको अगाडिको लेन्सले वातावरणबाट प्रकाशलाई पछाडिको तन्तुको पातलो तहमा केन्द्रित गर्छ, जसलाई रेटिना भनिन्छ।त्यहाँ, फोटोरिसेप्टर कोशिकाहरू - हाम्रो संसारलाई रंग दिने कोनहरू र हामीलाई कम प्रकाशमा नेभिगेट गर्न मद्दत गर्ने रडहरू - प्रकाशलाई अवशोषित गर्दछ र मस्तिष्कमा जाने तंत्रिका संकेतहरूमा रूपान्तरण गर्दछ।तर फोटोपिग्मेन्टहरू फोटोरिसेप्टर्सको एकदमै छेउमा, बाक्लो माइटोकोन्ड्रियल बन्डलको पछाडि अवस्थित हुन्छन्।यस बन्डलको अनौठो व्यवस्थाले माइटोकन्ड्रियालाई अनावश्यक प्रकाश-छिटो अवरोधहरूमा परिणत गर्दछ।

माइटोकोन्ड्रिया प्रकाश कणहरूको लागि "अन्तिम बाधा" हो, नेशनल आई इन्स्टिच्युटका वरिष्ठ अनुसन्धानकर्ता र पेपरका प्रमुख लेखक वेई लीले भने।धेरै वर्षसम्म, दृष्टि वैज्ञानिकहरूले यी अंगहरूको यो अनौठो व्यवस्था बुझ्न सकेनन् - आखिर, अधिकांश कोशिकाहरूको माइटोकोन्ड्रिया तिनीहरूको केन्द्रीय अंग - न्यूक्लियसमा टाँसिएको हुन्छ।

केही वैज्ञानिकहरूले सुझाव दिएका छन् कि यी किरणहरू प्रकाश संकेतहरू तंत्रिका संकेतहरूमा रूपान्तरण भएको ठाउँबाट धेरै टाढा विकसित भएका हुन सक्छन्, ऊर्जा-गहन प्रक्रिया जसले ऊर्जालाई सजिलै पम्प गर्न र छिटो डेलिभर गर्न अनुमति दिन्छ।तर त्यसपछि अनुसन्धानले देखाउन थाल्यो कि फोटोरिसेप्टरहरूलाई ऊर्जाको लागि धेरै माइटोकोन्ड्रिया आवश्यक पर्दैन - बरु, तिनीहरूले ग्लाइकोलिसिस भनिने प्रक्रियामा थप ऊर्जा प्राप्त गर्न सक्छन्, जुन कोशिकाको जिलेटिनस साइटोप्लाज्ममा हुन्छ।

ली र उनको टोलीले गोफरको कोन कोशिकाहरूको विश्लेषण गरेर यी माइटोकोन्ड्रियल ट्र्याक्टहरूको भूमिकाको बारेमा सिके, एउटा सानो स्तनपायी जसको दिनमा उत्कृष्ट दृष्टि हुन्छ तर वास्तवमा रातमा अन्धो हुन्छ किनभने यसको कोन फोटोरिसेप्टरहरू असमान रूपमा ठूला हुन्छन्।

कम्प्यूटर सिमुलेशनले माइटोकोन्ड्रियल बन्डलहरूमा अप्टिकल गुणहरू हुन सक्छ भनेर देखाएपछि, ली र उनको टोलीले वास्तविक वस्तुहरूमा प्रयोग गर्न थाले।तिनीहरूले गिलहरी रेटिनासका पातलो नमूनाहरू प्रयोग गरे, र केही कोनहरू बाहेक धेरै जसो कोशिकाहरू हटाइयो, त्यसैले तिनीहरूले झिल्ली भित्र सफासँग प्याक गरिएको "एक झोला माइटोकोन्ड्रिया पाए", लीले भने।

यस नमूनालाई उज्यालो पारेर र लीको प्रयोगशालाका वैज्ञानिक र अध्ययनका प्रमुख लेखक जोन बलद्वारा डिजाइन गरिएको विशेष कन्फोकल माइक्रोस्कोप अन्तर्गत यसलाई सावधानीपूर्वक जाँच गरेर, हामीले अप्रत्याशित नतिजा भेट्टायौं।माइटोकोन्ड्रियल बीमबाट गुज्रिएको प्रकाश उज्यालो, तीव्र रूपमा केन्द्रित किरणको रूपमा देखिन्छ।अन्वेषकहरूले यी माइक्रोलेन्सहरू मार्फत अन्धकारमा प्रवेश गर्ने प्रकाशको फोटो र भिडियोहरू लिए, जहाँ जीवित जनावरहरूमा फोटोपिग्मेन्टहरू पर्खिरहेका थिए।

माइटोकोन्ड्रियल बन्डलले मुख्य भूमिका खेल्छ, अवरोधको रूपमा होइन, तर न्यूनतम क्षतिको साथ फोटोरिसेप्टरहरूलाई सकेसम्म धेरै प्रकाश प्रदान गर्नमा, ली भन्छन्।

सिमुलेशनहरू प्रयोग गरेर, उनी र उनका सहकर्मीहरूले पुष्टि गरे कि लेन्स प्रभाव मुख्यतया माइटोकोन्ड्रियल बन्डलले नै हुन्छ, र यसको वरपरको झिल्लीले होइन (यद्यपि झिल्लीले भूमिका खेल्छ)।गोफरको प्राकृतिक इतिहासको एक विचित्रताले पनि माइटोकोन्ड्रियल बन्डलको आकार फोकस गर्ने क्षमताको लागि महत्त्वपूर्ण छ भनेर देखाउन मद्दत गर्‍यो: गोफर हाइबरनेट हुने महिनाहरूमा, यसको माइटोकोन्ड्रियल बन्डलहरू अव्यवस्थित र संकुचित हुन्छन्।जब अन्वेषकहरूले सुतिरहेको ग्राउन्ड गिलहरीको माइटोकन्ड्रियल बन्डलबाट प्रकाश पार गर्दा के हुन्छ भनेर मोडेल गरे, तिनीहरूले पत्ता लगाए कि यसले प्रकाशलाई त्यति धेरै केन्द्रित गर्दैन जति यसलाई फैलिएको र अत्यधिक क्रमबद्ध गरिएको छ।

विगतमा, अन्य वैज्ञानिकहरूले सुझाव दिएका छन् कि माइटोकोन्ड्रियल बन्डलहरूले रेटिनामा प्रकाश सङ्कलन गर्न मद्दत गर्न सक्छ, कोलम्बिया विश्वविद्यालय मेडिकल सेन्टरका नेत्र विज्ञानका प्राध्यापक जेनेट स्प्यारोले टिप्पणी गरे।तथापि, यो विचार अनौठो लाग्यो: “म जस्ता केही मानिसहरू हाँसे र भने, 'आउनुहोस्, के तपाईंसँग प्रकाशलाई डोऱ्याउने धेरै माइटोकन्ड्रिया छन्?'- उनले भनिन्।"यो वास्तवमै एउटा दस्तावेज हो जसले यसलाई प्रमाणित गर्दछ - र यो धेरै राम्रो छ।"

ली र उनका सहकर्मीहरूले विश्वास गर्छन् कि उनीहरूले गोफरहरूमा देखेका कुराहरू मानव र अन्य प्राइमेटहरूमा पनि हुन सक्छ, जुन धेरै समान पिरामिडल संरचना छ।तिनीहरू सोच्छन् कि यसले 1933 मा पहिलो पटक वर्णन गरिएको एक घटनाको व्याख्या पनि गर्न सक्छ जसलाई स्टाइल्स-क्रफोर्ड प्रभाव भनिन्छ, जसमा विद्यार्थीको एकदमै केन्द्रबाट गुज्रिएको प्रकाशलाई कोणबाट गुज्रिएको प्रकाश भन्दा उज्यालो मानिन्छ।किनभने केन्द्रीय प्रकाश माइटोकोन्ड्रियल बन्डलमा बढी केन्द्रित हुन सक्छ, अनुसन्धानकर्ताहरूले सोच्छन् कि यो कोन पिग्मेन्टमा राम्रोसँग केन्द्रित हुन सक्छ।तिनीहरूले सुझाव दिन्छन् कि स्टाइल्स-क्रफोर्ड प्रभाव मापनले रेटिना रोगहरूको प्रारम्भिक पत्ता लगाउन मद्दत गर्न सक्छ, जसमध्ये धेरैले माइटोकोन्ड्रियल क्षति र परिवर्तनहरू निम्त्याउँछ।लीको टोलीले रोगी माइटोकन्ड्रियाले प्रकाशलाई फरक तरिकाले कसरी फोकस गर्छ भनेर विश्लेषण गर्न चाहन्थे।

यो एक "सुन्दर प्रयोगात्मक मोडेल" र एकदमै नयाँ खोज हो, अध्ययनमा संलग्न नभएको UCLA मा आँखा विज्ञानका सहायक प्राध्यापक यिरोङ पेङले भने।यी माइटोकोन्ड्रियल बन्डलहरूले रातको दृष्टि सुधार गर्न रडहरू भित्र पनि काम गर्न सक्छन् कि भनेर हेर्न रोचक हुनेछ, पेंगले थपे।

कम्तिमा शंकुहरूमा, यी माइटोकोन्ड्रिया माइक्रोलेन्समा विकसित हुन सक्छ किनभने तिनीहरूको झिल्लीहरू लिपिडहरू मिलेर बनेका हुन्छन् जसले प्राकृतिक रूपमा प्रकाशलाई अपवर्तन गर्दछ, लीले भने।"यो केवल सुविधाको लागि उत्तम सामग्री हो।"

लिपिडहरूले पनि प्रकृतिमा अन्यत्र यो प्रकार्य फेला पारेको देखिन्छ।चराहरू र सरीसृपहरूमा, रेटिनामा तेलको थोपा भनिने संरचनाहरू विकसित भएका छन् जसले रङ फिल्टरको रूपमा काम गर्दछ, तर माइटोकोन्ड्रियल बन्डलहरू जस्ता माइक्रोलेन्सको रूपमा पनि काम गर्ने विचार गरिन्छ।कन्भर्जेन्ट इभोलुसनको भव्य अवस्थामा, चराहरू माथि घुमिरहेका छन्, लामखुट्टेहरू तिनीहरूको रमाइलो मानव शिकारको वरिपरि बजिरहेका छन्, तपाईंले यसलाई स्वतन्त्र रूपमा विकसित भएका उपयुक्त अप्टिकल सुविधाहरूको साथ पढ्नुहुन्छ - दर्शकहरूलाई आकर्षित गर्ने अनुकूलनहरू।यहाँ एक स्पष्ट र उज्यालो संसार आउँछ।

सम्पादकको नोट: Yirong Peng ले Klingenstein-Simons Fellowship को समर्थन प्राप्त गर्यो, सिमोन्स फाउन्डेशन द्वारा समर्थित परियोजना, जसले यो स्वतन्त्र सम्पादन पत्रिकालाई पनि रकम दिन्छ।सिमन्स फाउन्डेसनको कोष निर्णयले हाम्रो रिपोर्टिङलाई असर गर्दैन।

सुधार: अप्रिल 6, 2022 मुख्य छविको शीर्षकले सुरुमा माइटोकोन्ड्रियल बन्डलहरूको रंग पहेंलोको सट्टा बैजनी रूपमा गलत रूपमा पहिचान गर्यो।बैजनी दाग ​​बन्डल वरपरको झिल्लीसँग सम्बन्धित छ।
Quanta पत्रिकाले एक सूचित, अर्थपूर्ण र सभ्य संवादलाई बढावा दिन समीक्षाहरू मध्यस्थता गर्दछ।टिप्पणीहरू जुन आपत्तिजनक, निन्दापूर्ण, आत्म-पदोन्नति, भ्रामक, असंगत, वा विषय बाहिर छन् अस्वीकार गरिनेछ।मध्यस्थकर्ताहरू सामान्य व्यापार घण्टा (न्यूयोर्क समय) मा खुला हुन्छन् र अंग्रेजीमा लेखिएका टिप्पणीहरू मात्र स्वीकार गर्न सक्छन्।