Kozica vidi ono što ljudsko oko ne može i to bez resetiranja

Međunarodni tim iz sveučilišta u Liègeu i berlinskog Humboldtovog sveučilišta po prvi je put izmjerio svojstva svih 17 vidnih opsina u središnjoj vrpci oka kozice, one regije koja je posvećena boji. Rezultat, objavljen u časopisu Science Advances, pokazuje da je 12 pigmenata „standardno” zeleno, tri su infracrvena, a dva plavo-narančasta. No prava senzacija su četiri takozvana bistabilna pigmenta — proteini koji se nakon upijanja svjetla mogu izravno prebaciti u drugo stanje i vratiti natrag, bez pomoći stanice.

Kod ljudi pigment nakon upijanja fotona ostaje „potrošen” i mora se regenerirati. Zato nam nakon pogleda u jako svjetlo ostaju mrlje pred očima. Kod kozice toga nema. Camille Brouillon, biofizičarka s Humboldtovog sveučilišta, objašnjava da se bistabilni pigmenti mogu ponovno aktivirati drugim fotonom koji vraća retinal, pa vidni sustav ostaje trajno u pogonu.

Dva od tih pigmenata aktivira crveno svjetlo, a deaktivira plavo. Druga dva rade obrnuto — pale se plavim, gase narančastim. Uz filtere u oku, to kozici omogućuje osjetljivost do valne duljine od 687 nanometara, duboko u crvenom dijelu spektra koji većina životinja ne vidi.

Sunčane naočale danju, svjetiljka u sumrak

Zašto je to evolucijski korisno? Molekularna biologinja Marjorie Liénard služi se jednostavnom usporedbom: kao da danju nosite sunčane naočale, a u sumrak upalite svjetiljku. Na jakom svjetlu ultravioletni, plavi i zeleni pigmenti su zasićeni, pa crveni opsini nastavljaju raditi. U zoru i sumrak životinja se oslanja na desetak zelenih opsina i bistabilne plave.

Ostaje, međutim, otvoreno pitanje koje istraživači sami priznaju: kako kozica te informacije stvarno koristi za lov, bijeg od predatora ili obranu teritorija, još nije potvrđeno. To bi trebali pokazati bihevioralni eksperimenti, a s tvrdokornim grabežljivcem poput kozice nisu nimalo jednostavni. Drugim riječima, znamo kakav joj je instrument, ali ne znamo kako svira.

Od akvarija do optogenetike

Praktična vrijednost ovog otkrića leži izvan biologije. Riječ je o optogenetici, tehnici kojom se aktivnost stanica kontrolira svjetlom. Za razliku od kanalrodopsina iz jednostanične alge, kozicini opsini pripadaju obitelji receptora vezanih uz G-proteine, koji pokreću signalne kaskade u stanicama. Ti su putovi umiješani u kardiovaskularne, neurološke i upalne bolesti, a cilj su i velikog dijela odobrenih lijekova.

Pigment koji se pali crvenim i gasi plavim svjetlom mogao bi poslužiti kao precizan, reverzibilan molekularni prekidač. Crveno svjetlo prodire dublje u tkivo i manje je štetno za stanice od plavog ili ultraljubičastog. Primjena još nije razvijena — tim sada radi na tome da signalizacija tih opsina bude selektivnija i traži slične proteine u srodnim vrstama.

I tu dolazimo do pitanja koje studija ne postavlja, a koje se nameće samo: ako se ove spoznaje jednog dana pretoče u terapije i medicinske alate, tko će ih posjedovati? Patenti na optogenetske alate već su godinama predmet sporova između sveučilišta i komercijalnih laboratorija, a zemlje koje ne razvijaju vlastite platforme plaćaju licencije.

Istraživanje je, na kraju, i argument za ono što se često podcjenjuje: proučavanje organizama s jedinstvenim ekološkim osobinama. Priroda, kako kaže Liénard, još krije mnoge inovacije koje se mogu otkriti samo spojem molekularne biologije, biokemije, fiziologije i ekologije osjetila. Pitanje je hoće li ih otkriti oni koji će ih i naplaćivati.