راز بینایی: تنها سه اسید آمینه تفاوت رنگ‌های قرمز و سبز را رقم می‌زنند

در نگاه اول، رنگ‌های قرمز و سبز شباهت چندانی به هم ندارند، اما از دیدگاه مولکولی، روشی که چشم ما این دو رنگ را پردازش می‌کند به طرز شگفت‌آوری مشابه است. تحقیقات جدیدی که در مجله ساینس منتشر شده، نشان می‌دهد که تنها تغییر در سه اسید آمینه کافی است تا گیرنده‌های مخروطی شبکیه چشم به نور قرمز یا سبز حساس شوند.

این کشف که توسط بیوشیمی‌دانان «موسسه فناوری ناگویا» در ژاپن رهبری شده، می‌تواند دلیل شیوع بالای کوررنگی قرمز-سبز را روشن کرده و مسیرهای نوینی برای درمان آن بگشاید. کوتا کاتایاما، از محققان این پروژه، می‌گوید که این مطالعه برای نخستین بار ساختار سه‌بعدی رنگ‌دانه‌های مخروطی حساس به قرمز و سبز را در حالت تاریکی به تصویر کشیده است.

انسان‌ها به عنوان موجودات سه‌رنگ‌بین شناخته می‌شوند؛ به این معنا که سه نوع سلول مخروطی در شبکیه خود دارند. این سلول‌ها به طول موج‌های مختلف نور یعنی قرمز، سبز و آبی حساس هستند و ترکیب میلیون‌ها عدد از آن‌ها به ما اجازه می‌دهد رنگ‌های رنگین‌کمان را درک کنیم.

البته همه حیوانات از چنین سیستمی برخوردار نیستند. به عنوان مثال، سگ‌ها دو‌رنگ‌بین هستند، که زرد و آبی را به خوبی می‌بینند اما در تشخیص قرمز و سبز ناتوانند. در مقابل، پرندگان از دید چهاررنگ بهره می‌برند که دنیایی از رنگ‌های ناشناخته را به روی آن‌ها می‌گشاید.

محققان برای بررسی دقیق‌تر، از میمون‌های دم‌کوتاه یا همان ماکاک‌های خرچنگ‌خوار استفاده کردند که دید سه‌رنگی بسیار مشابهی به انسان دارند. آن‌ها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی کرایو و مدل‌سازی‌های کوانتومی، دریافتند که تفاوت ۳۰ نانومتری در جذب نور بین رنگ‌های قرمز و سبز، تنها به سه اسید آمینه به نام‌های A180S، F277Y و A285T وابسته است.

جالب اینجاست که این اسیدهای آمینه نه با تغییر شکل فیزیکی پروتئین‌ها، بلکه با تغییر محیط الکترواستاتیک اطراف آن‌ها، طول موج‌های جذب شده را تنظیم می‌کنند. پژوهشگران در این باره می‌نویسند که این تغییرات کوچک، میدان الکترواستاتیک اطراف کروموفور شبکیه را بازسازی می‌کنند.

همچنین این مطالعه ساختار جدیدی را آشکار کرد که توضیح می‌دهد چرا بینایی رنگی ما پس از قرار گرفتن در محیط‌های پرنور دچار خستگی مفرط نمی‌شود. این ساختار که در رنگ‌دانه‌های سلول‌های استوانه‌ای (مسئول دید در نور کم) وجود ندارد، به بازسازی سریع رنگ‌دانه‌ها کمک می‌کند. جزئیات کامل این دستاورد علمی در نشریه ساینس در دسترس است.

خلاصه

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که حساسیت چشم انسان به رنگ‌های قرمز و سبز تنها به تغییرات جزئی در سه اسید آمینه وابسته است. این یافته‌ها علاوه بر درک بهتر مکانیسم‌های بینایی، دریچه‌ای نو به سوی درمان اختلالات رنگ‌بینی گشوده است.