اكتشاف سر رؤية البشر لألوان لا تستطيع الكلاب رؤيتها
من خلال زراعة شبكية العين البشرية في أطباق المعمل "طبق بتري"، اكتشف باحثون كيف يقوم فرع من فيتامين (أ) بتوليد الخلايا المتخصصة، التي تمكن الناس من رؤية ملايين الألوان، وهي القدرة التي لا تمتلكها الكلاب والقطط والثدييات الأخرى.
ويقول المؤلف روبرت جونستون، الأستاذ المشارك في علم الأحياء: "هذه العضويات الشبكية أتاحت لنا لأول مرة دراسة هذه السمة الخاصة بالإنسان، والإجابة على سؤال كبير حول ما الذي يجعلنا كبشر مختلفين".
والنتائج التي نشرت في دورية "بلوس بيولوجي"، تزيد من فهم عمى الألوان، وفقدان البصر المرتبط بالعمر، والأمراض الأخرى المرتبطة بالخلايا المستقبلة للضوء، كما أنها توضح كيف تقوم الجينات بتوجيه شبكية العين البشرية إلى تكوين خلايا محددة حساسة للألوان، وهي عملية يعتقد العلماء أن هرمونات الغدة الدرقية تسيطر عليها.
ومن خلال تعديل الخصائص الخلوية للعضيات، وجد فريق البحث أن جزيئًا يسمى حمض "الريتينويك" يحدد ما إذا كان المخروط سيتخصص في استشعار الضوء الأحمر أو الأخضر، فقط البشر الذين يتمتعون برؤية طبيعية والرئيسيات ذات الصلة الوثيقة هم من يطورون المستشعر الأحمر.
دور حمض الريتينويك
واعتقد العلماء لعقود من الزمن أن المخاريط الحمراء تشكلت من خلال آلية رمي العملة حيث تلتزم الخلايا بشكل عشوائي باستشعار الأطوال الموجية الخضراء أو الحمراء، وألمح بحث أجراه فريق جونستون مؤخرًا إلى أنه يمكن التحكم في العملية عن طريق مستويات هرمون الغدة الدرقية.
وبدلاً من ذلك، يشير البحث الجديد إلى أن المخاريط الحمراء تتجسد من خلال تسلسل محدد من الأحداث التي ينظمها حمض الريتينويك داخل العين.
ووجد الفريق أن المستويات العالية من حمض "الريتينويك" في التطور المبكر للعضيات ترتبط بنسب أعلى من المخاريط الخضراء، وبالمثل، فإن المستويات المنخفضة من الحمض غيرت التعليمات الوراثية لشبكية العين وولدت مخاريط حمراء في وقت لاحق من التطور.
ويقول جونستون: "قد لا يزال هناك بعض العشوائية في الأمر، ولكن اكتشافنا الكبير هو أنك تصنع حمض الريتينويك في وقت مبكر من التطور، هذا التوقيت مهم حقًا لتعلم وفهم كيفية صنع هذه الخلايا المخروطية".
وتتشابه الخلايا المخروطية الخضراء والحمراء بشكل ملحوظ باستثناء بروتين يسمى أوبسين، الذي يكتشف الضوء ويخبر الدماغ بالألوان التي يراها الناس.
وباستخدام تقنية متقدمة رصدت تلك الاختلافات الجينية الدقيقة في العضويات، قام الفريق بتتبع التغيرات في نسبة المخاريط على مدار 200 يوم.
وتقول سارة هادينياك، التي أجرت البحث كطالبة دكتوراه في مختبر جونستون: "نظرًا لأننا نستطيع التحكم في عدد الخلايا الخضراء والحمراء في الكائنات العضوية، يمكننا نوعًا ما أن ندفع حوض السباحة ليكون أكثر خضرة أو أكثر احمرارًا، وهذا له آثار على معرفة كيفية عمل حمض الريتينويك على الجينات".
ورسم الباحثون أيضًا خرائط للنسب المتباينة على نطاق واسع لهذه الخلايا في شبكية العين لدى 700 شخص بالغ.
وتوضح هادينياك أن رؤية كيفية تغير نسب المخروط الأخضر والأحمر لدى البشر كانت واحدة من أكثر النتائج إثارة للدهشة في البحث الجديد.
ولا يزال العلماء لا يفهمون تمامًا كيف يمكن أن تختلف نسبة المخاريط الخضراء والحمراء بشكل كبير دون التأثير على رؤية شخص ما.
ويقول جونستون إنه إذا حددت هذه الأنواع من الخلايا طول ذراع الإنسان، فإن النسب المختلفة ستنتج أطوالا "مختلفة بشكل مذهل".
ولبناء فهم لأمراض مثل الضمور البقعي، الذي يسبب فقدان الخلايا الحساسة للضوء بالقرب من مركز الشبكية، يعمل الباحثون مع مختبرات أخرى في جونز هوبكنز، والهدف هو تعميق فهمهم لكيفية ارتباط المخاريط والخلايا الأخرى بالجهاز العصبي.
ويقول جونستون: "الأمل المستقبلي هو مساعدة الأشخاص الذين يعانون من مشاكل الرؤية ، وسوف يستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن يحدث ذلك، ولكن مجرد معرفة أننا نستطيع صنع هذه الأنواع المختلفة من الخلايا هو أمر واعد للغاية".
