Libelulele pot percepe o culoare invizibilă pentru oameni, cu impact în medicină
O echipă de cercetători de la Universitatea Metropolitană Osaka (OMU) a descoperit că libelulele pot detecta lumina roșie într-un mod similar cu cel al mamiferelor, inclusiv al oamenilor.
Acest fenomen, cunoscut sub numele de evoluție paralelă, ar putea avea implicații semnificative în tehnologiile medicale, având în vedere că multe dintre acestea depind de lumina roșie.
Viziunea umană se bazează pe proteinele din ochi numite opsine, care ne permit să percepem diferite culori. Există trei tipuri principale de opsine, fiecare fiind sensibilă la lungimi de undă specifice: albastru, verde și roșu, care împreună contribuie la vederea colorată.
Libelulele se evidențiază printre insecte prin capacitatea lor de a detecta lumina roșie. O echipă de cercetare condusă de profesorii Mitsumasa Koyanagi și Akihisa Terakita de la Școala de Științe a OMU a identificat o opsină specifică în libelule care răspunde la lumină în jurul valorii de 720 nm, o lungime de undă care depășește roșul profund perceput de oameni.
„Aceasta este una dintre cele mai sensibile pigmenți vizuali la roșu descoperite vreodată”, a declarat profesorul Terakita. „Libelulele pot vedea probabil mai adânc în lumina roșie decât majoritatea insectelor.”
Oamenii de știință au sugerat că această sensibilitate crescută ar ajuta libelulele să-și găsească partenerii. Pentru a investiga această ipoteză, au analizat reflectanța, care se referă la cât de multă lumină este reflectată de o suprafață. La libelule, lumina reflectată joacă un rol esențial în modul în care indivizii apar unii în fața altora.
Măsurătorile lor au relevat diferențe clare între masculi și femele în modul în care reflectă lumina roșie până la apropierea de infraroșu, sugerând că masculii se bazează pe aceste indicii vizuale subtile pentru a identifica rapid femelele în zbor.
„Surprinzător, mecanismul prin care opsina roșie a libelulei detectează lumina roșie este identic cu cel al opsinei roșii în mamifere, inclusiv la oameni. Aceasta este o descoperire neașteptată, sugerând că același proces evolutiv a avut loc independent în linii evolutive îndepărtate”, a declarat Ryu Sato, student absolvent și autor principal al studiului.
Deși insectele și mamiferele sunt foarte îndepărtate din punct de vedere evolutiv, ambele par să fi ajuns la aceeași strategie moleculară pentru a percepe lumina roșie.
Echipa a descoperit și un detaliu esențial care ar putea face această descoperire valoroasă în tehnologie și medicină. Au identificat o poziție specifică în proteina opsină care determină modul în care aceasta răspunde la lumină. Prin modificarea acestei poziții, au reușit să schimbe sensibilitatea proteinei mai aproape de lungimile de undă infraroșii.
Apoi, au inginerizat o versiune a proteinei care reacționează la lungimi de undă și mai lungi, demonstrând că celulele care conțin această opsină modificată pot fi activate de lumina infraroșie apropiată.
Aceste descoperiri ar putea fi deosebit de valoroase în domeniul optogeneticii, care utilizează proteine sensibile la lumină pentru a controla și studia celulele în țesuturi vii. Deoarece lungimile de undă mai lungi ale luminii pot pătrunde mai adânc în corp, o proteină care răspunde la lumina infraroșie apropiată ar putea permite cercetătorilor să ajungă la celule care sunt în mod normal greu accesibile.
„În acest studiu, am reușit să mutăm sensibilitatea unei opsine infraroșii modificate din libelulele din familia Gomphidae și am confirmat că opsina infraroșie modificată poate induce răspunsuri celulare în urma expunerii la lumina infraroșie apropiată”, a spus profesorul Koyanagi. „Aceste descoperiri demonstrează această opsină ca un instrument promițător în optogenetică, capabil să detecteze lumina chiar și adânc în organismele vii.”
