Mitochondrien im Auge eines Säugetiers

Facettenaugen sind ein gemeinsames Merkmal vieler Insekten, und seit Jahren wird ihr Sehvermögen so behandelt, als würde es sich stark von dem von Säugetieren unterscheiden. Eine neue Studie hat jedoch möglicherweise herausgefunden, dass das menschliche Auge dem eines Insekts ähnlicher sein könnte als bisher angenommen.

In einer Studie, die veröffentlicht wurde Wissenschaftliche Fortschritteentdeckten die Forscher John Ball, Shan Chen und Wei Li, dass Mitochondrien – oft als Kraftwerke der Zelle bezeichnet – eine zusätzliche Rolle in den Augen von Säugetieren spielen könnten. Sie scheinen als Mikroskoplinsen zu dienen, die helfen, Licht auf die Photorezeptorpigmente zu fokussieren, die das Licht in die Signale umwandeln, die das Gehirn als Sicht erkennt, wie von berichtet Quanta-Magazin.

„Mitochondrien sind als essentielle Organellen für die Energieproduktion in eukaryotischen Zellen bekannt“, sagen die Forscher. „Obwohl sie in Größe, Form, Anzahl und Lage in verschiedenen Zellen und Geweben unterschiedlich sind, bilden Mitochondrien für die meisten Säugetierzellen ein retikuläres Netzwerk, das den Zellkern umgibt.“

Die Studie ergab, dass die Photorezeptoren der Netzhaut, insbesondere in den Zapfen, eine Fülle von dicht gepackten Mitochondrien aufweisen, die bei vielen Arten, einschließlich Primaten und Menschen, in einem länglichen Bündel angeordnet sind.

„Generell wird angenommen, dass eine so hohe Dichte an Mitochondrien an diesem ungewöhnlichen Ort optimal gelegen ist, um reichlich Adenosintriphosphat (ATP) zur Unterstützung der Phototransduktion im Zapfen bereitzustellen“, so die Forscher weiter. „Allerdings deuten zunehmende Beweise darauf hin, dass Photorezeptoren für ihren Energiebedarf mehr auf Glykolyse als auf mitochondriale oxidative Phosphorylierung angewiesen sind.“

Da der Energiebedarf an anderer Stelle besteht, suchten die Forscher nach einer alternativen Erklärung für die genaue Anordnung der Mitochondrien und stellten fest, dass dies in ihrer Rolle bei der Gestaltung des Lichtweges auf dem Weg zum lichtempfindlichen äußeren Segment liegen könnte.

Die optischen Eigenschaften der Zapfen-Mitochondrien konnten die Forscher direkt demonstrieren, indem sie sich ein Ziesel ansahen, da es eine Fülle von Zapfen in seiner Netzhaut hat. Erdhörnchen haben tagsüber ein hervorragendes Sehvermögen, sind aber nachts fast blind.

Als Ergebnis ihrer Studie fanden die Forscher heraus, dass die engen Mitochondrienbündel eine Rolle bei der Fokussierung des Lichts auf die Fotorezeptoren spielten.

„Diese Ergebnisse zeigen, dass gut ausgerichtete Mitochondrien einen wesentlichen Vorteil für … Lichtkonzentration bringen. Darüber hinaus zeigten separate Simulationen, dass diese langgestreckte Organisation für die Lichtkonzentration überlegen war“, schlussfolgern die Forscher.

Die Studie zieht eine überraschende Parallele zwischen den bei Insekten gefundenen Facettenaugen und denen von Säugetieren und zeigt, dass hinter der Funktionsweise des Sehens möglicherweise mehr versteckte Komplexitätsebenen stecken als bisher angenommen.


Bildnachweis: Header-Foto von John Ball, National Eye Institute/Retinal Neurophysiology Section.

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