Tiden för ”snabbt som ögat” är nu klarlagd
I ögats näthinna finns de sinnesceller som kallas för stavar (mest ljuskänsliga) och tappar (mest färgkänsliga).
Stavarna innehåller proteinet rhodopsin, som i sin tur innehåller en liten molekyl, retinal, som är en form av vitamin A. När proteinet rhodopsin träffas av ljus, absorberar retinal en del av ljuset, och på en biljondels sekund ändrar retinalmolekylen sin tredimensionella form. Formförändringen är det första steget i vår förmåga att se, och den enda direkt ljusberoende impulsen.
Därefter utlöses en kaskad av reaktioner, som gör att hjärnan slutligen uppfattar ljuset som en ljusblixt.
I ett pressmeddelande berättar Valérie Panneels, en av forskarna i studien, att man sedan tidigare känt till att rhodopsinet förändras, men inte kunnat beskriva hur själva förändringen går till. Med hjälp av en röntgenfri elektronlaser har man nu kartlagt hur det går till.
Processen startar med att proteinet rhodopsin träffas av ljus. När ljusenergin absorberas blåser proteinet under en kort stund upp sig.
– Det är på samma sätt som när vår bröstkorg expanderar när vi andas in. När vi andas ut sjunker bröstkorgen ihop igen.
Under detta "andas in"-stadium tappar rhodopsin och retinal för en kort stund det mesta av sin kontakt. Valérie Panneels väljer att likna det som händer med retinalmolekylen med det som händer när en katt faller baklänges från hög höjd men vrider sig och landar oskadd på tassarna.
Det är bara i periferin som viss kontakt finns mellan rhodopsin och retinalmolekylen, vilket ger molekylen möjlighet att vrida sig, precis som katten. När proteinet sedan sjunker ihop, fattar det åter tag i retinalmolekylen, som nu har blivit mer långsträckt. Forskarna liknar formförändringen vid en slags omkopplare i ögat, som ändras från "av" till "på".
– Processen där retinal går till en mer sträckt form tar en pikosekund, det vill säga en biljondels sekund, vilket gör det till en av de snabbaste processerna i hela naturen, säger Valérie Panneels.
Läs studien:
Ultrafast structural changes direct the first molecular events of vision, Nature (2023), doi.org/10.1038/s41586-023-05863-6