Nowy mechanizm wykrywania światła

[KopalniaWiedzy.pl 352]

Ludzie potrafią odróżniać pięć smaków – słodki, słony, gorzki, kwaśny i umami. Jednak badania uczonych z MIT-u pokazują, że to nie cała możliwa gama smaków. Okazało się bowiem, że nicień Caenorhabditis elegans może wykrywać też nadtlenek wodoru, co ostrzega go przed spożywaniem potencjalnie szkodliwych substancji. Co więcej, możliwość wykrywania nadtlenku wodoru pozwala niecieniowi na wyczuwanie światła, gdyż to właśnie w jego obecności powstają szkodliwe reaktywne związki tlenu.
To potencjalnie nowy mechanizm wykrywania światła. Obecnie wszystkie znane nam mechanizmy polegają na wykorzystaniu chromoforów, molekuł, które absorbują fotony i pod ich wpływem zmieniają kształt lub uwalniają elektrony. Tutaj mamy do czynienia z pierwszym znanym przykładem, gdy do wykrywania światła konieczne jest zaistnienie odpowiedniego procesu chemicznego - wyjaśnia Nikhil Bhatla z Wydziału Biologii MIT.

Bhatla i profesor Robert Horvitz mówią, że ich odkrycie może potwierdzać hipotezę mówiącą, iż ludzie mogą posiadać receptory pozwalające na wykrywanie więcej niż tylko pięciu smaków. Niewykluczone też, że potrafimy wykrywać światło w inny sposób niż tylko za pomocą wzroku. Myślę, że nie doceniamy naszych możliwości biologicznych. Przecież oprócz pięciu smaków podstawowych potrafimy wyczuć też smak przypalonej żywności. W jaki sposób wykrywamy ten smak? W jaki sposób jesteśmy w stanie powiedzieć, że coś ma posmak metaliczny, dymny czy ostry? To wielki obszar, którego dotychczas nie zbadano - mówi Bhatla.

Zmysł smaku ma olbrzymie znaczenie. Przede wszystkim informuje nas, czy żywność jest bezpieczna. Dla ludzi i wielu zwierząt smak gorzki to ostrzeżenie, z kolei smak słodki wskazuje, że spożywamy coś, co dostarcza wiele energii.

Dla nicieni obecność nadtlenku wodoru to sygnał ostrzegawczy. Związek ten może bowiem prowadzić do uszkodzeń białek i kodu genetycznego. Niektóre bakterie potrafią zabić C. elegans, gdyż wytwarzają nadtlenek wodoru gdy zostaną przezeń zjedzone.
Bhatla i Horvitz odkryli, że C. elegans przestaje się pożywiać zarówno wtedy, gdy wyczuje nadlenek wodoru, jak i wówczas, gdy pada nań światło. Szczególnie światło o wysokiej energii, jak fioletowe czy ultrafioletowe. To sugeruje, że za wykrywanie nadtlenku wodoru odpowiada ten sam mechanizm, co za wykrywanie światła. C. elegans jest dobrym obiektem badań, gdyż ma prosty system nerwowy składający się z 302 neuronów, z czego 20 jest umieszczonych w jamie gębowej. Bhatla odkrył, że para neuronów I2 kontroluje odpowiedź zwierzęcia zarówno na nadlenek wodoru jak i światło. Zidentyfikował nawet receptor (GUR-3) i podobny receptor w innych neuronach (LITE-1), które są niezbędne do zaistnienia odpowiedzi. Jednak oba receptory działają nieco inaczej.
GUR-3 wykrywa nadtlenek wodoru niezależnie od tego, czy występuje on w otoczeniu nicienia, czy jet generowany przez światło. Gdy zostaje stwierdzona obecność tego związku, jama gębowa nicienia przestaje pracować. Z kolei LITE-1 wydaje się silniej reagować na światło, niż na nadtlenek wodoru. Dotychczas pozostawało zagadką, w jaki sposób receptor smaku wykrywa na światło. Teraz wydaje się, że wyczuwa on różne reaktywne formy tlenu generowane w obecności światła.

Rodzina receptorów do której należą GUR-3 i LITE-1 występuje tylko u bezkręgowców, nie znaleziono jej u ludzi. Jednak w naszych oczach znaleziono peroksyredoksyny, przeciwutleniacze chroniące przed działaniem nadtlenku wodoru. Niewykluczone zatem, że możemy za ich pomocą wykrywać ten związek.

« powrót do artykułu