Исследователи из Осакского муниципального университета обнаружили, что стрекозы воспринимают красный свет с помощью молекулярных механизмов, практически идентичных человеческим. Это явление называют параллельной эволюцией: разные виды независимо друг от друга пришли к одному и тому же биологическому решению. Открытие, результаты которого опубликованы в журнале Cellular and Molecular Life Sciences, значимо не только для энтомологии, но и для медицины.
Зрительная система человека опирается на белки опсины, позволяющие глазу различать цвета. У людей есть три основных типа этих белков, каждый из которых настроен на свою длину волны: синюю, зеленую или красную. Группа профессоров Мицумасы Коянаги и Акихисы Теракиты идентифицировала у стрекоз специфический опсин, реагирующий на свет с длиной волны около 720 нанометров. Эта граница находится за пределами диапазона, доступного обычному человеческому глазу.
«Это один из наиболее чувствительных к красному свету зрительных пигментов из когда-либо обнаруженных», – подчеркнул Теракита. По мнению ученых, такая особенность помогает насекомым находить партнеров. Измерения подтвердили, что самцы и самки стрекоз по-разному отражают свет в красном и ближнем инфракрасном спектрах. Вероятно, визуальные сигналы позволяют насекомым безошибочно узнавать друг друга в полете.
Механизм, с помощью которого опсин стрекоз улавливает свет, полностью совпадает с работой красного опсина у млекопитающих. Для авторов исследования это стало неожиданным результатом: он свидетельствует о том, что одинаковый эволюционный процесс происходил независимо в крайне удаленных друг от друга ветвях жизни.
Помимо фундаментального открытия, биологи выявили в структуре белка ключевой участок, определяющий его чувствительность. Путем точечной модификации исследователям удалось сместить реакцию опсина еще глубже в инфракрасную область. Эксперименты показали, что клетки, содержащие такой искусственно измененный белок, успешно активируются под воздействием ближнего инфракрасного излучения.
Полученные данные могут быть использованы в оптогенетике – технологии управления клетками организма при помощи света. Поскольку длинноволновое излучение проникает сквозь ткани лучше, чем коротковолновое, белки на основе опсина стрекоз позволят исследователям и врачам воздействовать на глубоко расположенные клетки, доступ к которым ранее был затруднен.
