Oczy zwierząt aktywnych nocą posiadają szczególnie dużo światłoczułych pręcików, a więc receptorów siatkówki odpowiedzialnych za widzenie w ciemności. Dzięki temu zwierzęta te mogą odbierać światło, którego intensywność jest miliony razy mniejsza, niż intensywność światła dziennego. Jednak naukowcy z Ludwig-Maximilians-Universität München, z Instytutu Badań Mózgu im. Maksa Plancka we Frankfurcie oraz z Cavendish Laboratory w Cambridge wykazali, że istnieje zasadnicza różnica pomiędzy budową oczu ssaków nocnych i dziennych.  

Aby  mająca około 2 metry długości nić DNA zmieściła się w mierzącym zaledwie kilka mikrometrów jądrze komórki, musi ona zostać skompresowana o około 10 tys. razy, tworząc upakowany kompleks białek, zwany chromatyną. Jednak żeby enzymy mogły odczytać informację genetyczną, odpowiedni odcinek DNA musi być dla nich dostępny. Dlatego odcinki DNA, zawierające potrzebną w danej chwili informację genetyczną, są ułożone luźniej, niż inne, i noszą nazwę euchromatyny. Euchromatyna znajduje się zazwyczaj w wewnętrznych obszarach jądra komórkowego, natomiast znaczna część heterochromatyny z niewykorzystywanymi chwilowo odcinkami DNA leży na peryferiach jądra. Takie ułożenie powstało w ciągu ostatnich 500 mln lat u prawie wszystkich organizmów wyższych i uważane jest za ułożenie konwencjonalne.

Naukowcy dowiedli jednak, że organizacja chromatyny w jądrach pręcików zwierząt nocnych jest zupełnie odwrotna. Upakowana gęsto heterochromatyna znajduje się u nich w centrum jądra, a luźniejsza euchromatyna z aktywnymi obszarami DNA – na peryferiach. Skąd te różnice? Odpowiedź leży w mechanizmie widzenia. W przypadku ludzi i innych kręgowców światło przenika najpierw przez siatkówkę, a następnie napotyka światłoczułe zewnętrzne części fotoreceptorów. Zwierzęta aktywne nocą posiadają szczególnie wiele pręcików wykrywających słabe światło, lecz wskutek tego ich siatkówka jest grubsza i zanim światło dotrze do fotoreceptorów, ulega większemu rozproszeniu.

Ewolucja znalazła jednak wyjście z sytuacji — gęsto upakowana heterochromatyna silniej łamie światło, niż euchromatyna, jednak przynosi to korzyść tylko wtedy, gdy heterochromatyna leży w centrum jądra komórkowego. Wówczas działa ona niczym mikroskopijna soczewka skupiająca światło. Ponieważ jądra pręcików uszeregowane są w kolumny, wiele takich soczewek leży jedna na drugiej. Symulacje komputerowe wykazały, że nawet słabo intensywne światło skupiane jest i prowadzone przez siatkówkę, napotykając światłoczułe fotoreceptory.

Niezwykła architektura jąder pręcików musiała powstać już przed wieloma setkami milionów lat  - twierdzą naukowcy. Wtedy bowiem przodkowie dzisiejszych ssaków musieli przystosować się do nocnego trybu życia. Nocą czyhało na nie mniej zagrożeń ze strony mięsożernych gadów. Jednak aktywne w dzień ssaki powróciły do normalnej organizacji jąder komórkowych, co świadczy o tym, że taka organizacja ma o wiele więcej zalet. JSL

źródło:  www.uni-muenchen.de