Биолозите най-накрая разгадават вековната загадка за това как птиците поддържат остро зрение, въпреки че ретината им няма директно кръвоснабдяване. Това означава, че ретината на птиците функционира без кислород.
Университетът в Орхус, Дания, открива, че птиците решават проблема с липсата на кислород, като превключват очите си на анаеробно захранване.
Ретина без кръвоснабдяване, която отказва да се повреди
Невроналните тъкани, особено ретината, са сред най-енергоемките тъкани в тялото. Тези тъкани обикновено се нуждаят от постоянно снабдяване с кислород чрез кръвоносните съдове, за да функционират.
Ретината на птиците обаче няма кръвоносни съдове, което вероятно е еволюционна адаптация за предотвратяване на разсейването на светлината и подобряване на зрителната яснота. Логично е, тези клетки да са мъртви. Без кръв няма кислород. Без кислород невронната тъкан обикновено „увяхва“ за минути.
„Според всичко, което знаем за физиологията, тази тъкан не би трябвало да може да функционира“, казва Кристиан Дамсгаард, биолог и първи автор.
Въпреки това птиците имат прекрасно зрение и виждат по-добре от много други същества на Земята. Отдавна науката се опитва да разгадае този съдов парадокс и сега, след осем години изследвания, екипът от Орхус най-накрая успява.
Но първо, нека се върнем малко назад. От 1600 г. насам биолозите подозират, че пектен окулѝ (pecten oculi) – странна структура, наподобяваща гребен, която изпъква в окото на птиците – е таен резервоар за кислород. Те предполагат, че тя изпуска кислород в околната течност, за да поддържа ретината жива.
Оказва се, че предположенията на експертите са били погрешни. Изследователите заявяват, че „пектенът изобщо не доставя кислород до ретината“. Вместо това, тъканта се намира в състояние на хроничен недостиг, което би причинило масивен инсулт на човешкия мозък.
Енергия без кислород
Това повдигна сериозен въпрос: как ретината се захранва с енергия? Екипът се обръща към „молекулярен GPS“, наречен пространствена транскриптомика, който позволява картографиране на хиляди гени в окото.
Установено е, че вътрешните слоеве, лишени от кислород, са преминали от кислороден метаболизъм към анаеробна гликолиза – процес, при който захарта се разгражда в отсъствие на кислород.
Това е отчаян и неефективен начин за производство на енергия. Той произвежда 15 пъти по-малко енергия на молекула захар в сравнение с кислородното дишане.
„Това несъответствие повдигна още един въпрос: как една от най-енергоемките тъкани в тялото може да оцелее с такъв неефективен процес?”, пита Йенс Рандел Ниенгорд, старши автор.
За да разгадаят загадката, изследователите използват метаболитно изображение, за да проследят движението на захарта, и откриват, че ретината на птиците консумира глюкоза в много по-големи количества от останалата част на мозъка.
Тук в играта влиза ролята на pecten oculi — структура, която дълго време е била неправилно разбирана. Пектенът действа като „метаболитен портал“ с голям капацитет. Структурата залива ретината със захар, за да захрани нейния анаеробен двигател, и бързо изсмуква лактатните отпадъци, предотвратявайки натрупването на токсични странични продукти в безкръвното око.
„Пектенът не е доставчик на кислород. Той е транспортна система за вкарване на гориво и изкарване на отпадъци“, казва Ниенгорд.
Eстествена стратегия за оцеляване
Еволюционните доказателства сочат, че птиците са наследили тези безкръвни ретини от своите динозавърски предци, за да си осигурят по-добра визуална яснота.
Екипът твърди, че откритията могат да предложат потенциален медицински план за лечение на инсулти при хора.
При мозъчен инсулт човешките тъкани умират бързо, когато са лишени от кислород и задушени от отпадъци. Птиците са развили естествена стратегия за оцеляване в точно такива условия.
„Природата е решила физиологичен проблем при птиците, който отнема живота на хората или ги прави болни“, добавя Ниенгорд.
Един ден това може да помогне за разработването на нови стратегии за защита на човешката мозъчна тъкан, когато кръвообращението е ограничено или прекъснато.
Проучването е публикувано в списанието Nature на 21 януари.
Източник: InterestingEngineering
