Ночные животные хорошо видят в темноте благодаря необычной упаковке ДНК в ядрах светочувствительных клеток-палочек в сетчатке их глаз: вместо того, чтобы рассеивать падающий на них свет, как это происходит в глазах дневных животных и человека, эти клетки наоборот его фокусируют, благодаря чему даже слабый свет может проходить вглубь слоев сетчатки, утверждают авторы исследования. Миллионы таких фокусирующих линз в сетчатке, позволяют животным, ведущим ночной образ жизни, различать потоки очень слабого света всего в несколько фотонов.
"Гипотеза о том, что на способность ночных животных хорошо видеть в темноте влияет то, как в упакована их ДНК в ядрах светочувствительных клеток-палочек, изначально показалась смехотворной нашим коллегам, привыкшим рассуждать об упаковке ДНК только с позиций эффективности трансляции генов", - утверждает Борис Иоффе (Boris Joffe), ведущий автор публикации из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана.
В клетках, не делящихся в течение всей жизни организма, к которым относятся и клетки-палочки, ДНК упакована в белковый комплекс хроматин, состоящий из гетерохроматина и эухроматина. В обычных клетках-палочках более плотный по своей структуре гетерохроматин находится на периферии комплекса, окружая менее плотно упакованный эухроматин в центре. Эта схема упаковки универсальна и справедлива для большинства сложных и одноклеточных организмов.
Вероятно, эта универсальность обусловлена важностью функций регуляции экспрессии ДНК, которую хроматиновый комплекс выполняет за счет такой структуры.
Ученые обратили внимание на тот факт, что в клетках-палочках мышей, ведущих ночной образ жизни, этот комплекс белков, ДНК и РНК имеет обратное строение - гетерохроматин сосредоточен в центре, а эухроматин образованный белками, регулирующими трансляцию генов, находится на периферии. При этом новорожденные мыши такой структурой упаковки ДНК в клетках-палочках изначально не обладают - она развивается только спустя две недели после появления на свет.
Ученые смогли доказать, что такая обращенная структура упаковки ДНК есть в светочувствительных клетках еще сорока других видов животных, ведущих ночной образ жизни.
Догадки ученых, о том, что именно структура хроматинового комплекса позволяет животным видеть в темноте, подтвердились впоследствии в ходе компьютерного моделирования, показавшего, что клетки-палочки, упакованные в сетчатки ночных животных в несколько слоев, пропускают лучи света сквозь себя, передавая его клеткам в следующем слое.
По мнению авторов публикации, полученные ими данные, указывают на то, что обращенная структура упаковки хроматинового комплекса в клетках-палочках появилась на самых ранних этапах развития млекопитающих. При этом, смена образа жизни животных с ночного на дневной и обратно происходила неоднократно и каждый раз она приводила к повторной адаптации этой структуры.
"Гипотеза о том, что на способность ночных животных хорошо видеть в темноте влияет то, как в упакована их ДНК в ядрах светочувствительных клеток-палочек, изначально показалась смехотворной нашим коллегам, привыкшим рассуждать об упаковке ДНК только с позиций эффективности трансляции генов", - утверждает Борис Иоффе (Boris Joffe), ведущий автор публикации из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана.
В клетках, не делящихся в течение всей жизни организма, к которым относятся и клетки-палочки, ДНК упакована в белковый комплекс хроматин, состоящий из гетерохроматина и эухроматина. В обычных клетках-палочках более плотный по своей структуре гетерохроматин находится на периферии комплекса, окружая менее плотно упакованный эухроматин в центре. Эта схема упаковки универсальна и справедлива для большинства сложных и одноклеточных организмов.
Вероятно, эта универсальность обусловлена важностью функций регуляции экспрессии ДНК, которую хроматиновый комплекс выполняет за счет такой структуры.
Ученые обратили внимание на тот факт, что в клетках-палочках мышей, ведущих ночной образ жизни, этот комплекс белков, ДНК и РНК имеет обратное строение - гетерохроматин сосредоточен в центре, а эухроматин образованный белками, регулирующими трансляцию генов, находится на периферии. При этом новорожденные мыши такой структурой упаковки ДНК в клетках-палочках изначально не обладают - она развивается только спустя две недели после появления на свет.
Ученые смогли доказать, что такая обращенная структура упаковки ДНК есть в светочувствительных клетках еще сорока других видов животных, ведущих ночной образ жизни.
Догадки ученых, о том, что именно структура хроматинового комплекса позволяет животным видеть в темноте, подтвердились впоследствии в ходе компьютерного моделирования, показавшего, что клетки-палочки, упакованные в сетчатки ночных животных в несколько слоев, пропускают лучи света сквозь себя, передавая его клеткам в следующем слое.
По мнению авторов публикации, полученные ими данные, указывают на то, что обращенная структура упаковки хроматинового комплекса в клетках-палочках появилась на самых ранних этапах развития млекопитающих. При этом, смена образа жизни животных с ночного на дневной и обратно происходила неоднократно и каждый раз она приводила к повторной адаптации этой структуры.