Международен екип изследователи са открили в синьо-зелени водорасли (цианобактерии) способност да фокусират светлината и да реагират на полученото изображение. За момента това е най-древната еволюционно известна оптична система в природата.
Заключенията на учените са публикувани в eLife.
Фотосинтезиращите цианобактерии са се появили на Земята преди около 2,7 милиарда години и са наситили нейната атмосфера с кислород. В търсене на подходящи условия на осветеност им помага способността за фототаксис - придвижване към източник на светлина. Оказа се, че възприемането на светлината у цианобактериите е много по-сложно, отколкото просто улавяне на разликата в осветеността.
Изследователите установиха, че тези бактерии използват същите принципи за възприемане на светлината, както очите на многоклетъчните същества, фактически превръщайки цялото си тяло в миниатюрно подобие на окото на човека и другите животни.
Схема на работата на фотоаппарат, око и цианобактерия. Източник: eLife
"Фактът, че бактериите реагират на светлина, е едно от най-старите научни открития. А фактът, че показахме, че бактериите са оптични лещи, е очевидно нещо, ако погледнете на това откритие със задна дата, но до тези експерименти, ние никога не сме мислели за това. И никой не го е забелязал, въпреки 340 години експерименти с бактерии. '- каза Конрад Мулине (Conrad Moulineaux) от Queen Mary University в Лондон (Великобритания).
Екип от учени от Великобритания, Германия и Португалия изследвали реакцията на светлината цианобактерия от рода Synechocystis. Отначало изследвали реакцията на градиент светлината, генериран от кондензатора на микроскопа. Целенасочено движение не последовало. Когато клетките били осветени със светлина под остър ъгъл към повърхността, повечето от клетките в течение на минута формирали фимбрии (реснички, органи за движение) и започнали да се движат към източника на светлина. Когато били осветени от два източника Synechocystis активно се стремили към равноотдалечена от тях точка, където светлината е най-интензивна.
Осветявайки цианобактериите странично под микроскопа на тъмно поле, изследователите видяли, че съдържанието на клетката действа като оптична леща, която фокусира светлината във вътрешната повърхност на клетъчната мембрана на противоположната страна на светлинния източник, тоест действа като примитивен аналог на очите на животни. Клетката пуска реснички от противоположната страна на фокусираните лъчи и се движи към светлината.
"Око" на цианобактерия. Източник: eLife
Въпреки че основният принцип на клетките на Synechocystis е подобен на човешкото око, техните размери се различават около 500 милиона пъти. С помощта на тясно насочено лазерно осветление, изследователите открили, че ъгловото резолюцията на оптичната система на цианобактериите е около 21 градуса, което означава, че полученото изображение е много размито. За сравнение, ъглова разделителна способност на човешкото око - около 0,02 градуса. Но за Synechocystis, вероятно е достатъчно - на тези микроскопични организми им стига, за да установят източника на светлина и неговата интензивност.
"Сферични цианобактерии са може би най-малките и древни оптични системи в природата", - пишат авторите.
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
10.02 2016 в 08:15
Последни коментари