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Science:S-晶体蛋白允许鱿鱼眼睛适应海洋中的昏暗光线

来源:本站原创 2017-08-13 12:51


不同类型的晶体蛋白。

2017年8月13日/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自美国宾夕法尼亚大学的研究人员揭示出鱿鱼眼睛能够适应水下的光线扭曲(light distortion, 也也译作光线畸变)的机制。他们在显微镜下分析了鱿鱼的眼睛部分,描述了他们的发现,随后针对这个参与鱿鱼视力的过程提供解释。相关研究结果发表在2017年8月11日的Science期刊上,论文标题为“Eye patches: Protein assembly of index-gradient squid lenses”。来自奥地利格拉茨医科大学的Tobias Madl在同期的Science期刊上针对晶状体如何发生作用和这项研究如何开展发表了一篇观点类型(Perspective)的标题为“Patchy proteins form a perfect lens”的文章。

之前针对鱿鱼的研究已证实它们的眼睛是独特的。它们的每个晶状体的折射率在中间是最大的,从中间到边缘逐渐变小。这与玻璃镜片的工作方式显著不同:玻璃镜片在它的整个区域都具有相同的折射率,而且它的形状会聚集光线。这种独特的鱿鱼晶状体明显地在经过进化后能够更好地处理海洋中的昏暗光线,从而允许鱿鱼比人类和其他具有传统的晶状体的生物看得更加清楚。在这项新的研究中,这些研究人员试图了解鱿鱼眼睛如何能够做到这一点。

这些研究人员切割鱿鱼眼睛,在显微镜下逐层地研究它们,并且利用小角度X射线散射更好地了解X光线遇到眼睛的每一层和晶状体时会发生什么。他们发现这种晶状体主要是由一种属于S-晶体蛋白家族(S-crystalline family)的球状蛋白凝胶组成的。他们将这种晶状体的折射率变化归因于这些S-晶体蛋白分子的排列。他们在这种晶状体的中间,这些S-晶体蛋白分子结合在一起,形成一个相对较大的结构。这些结构从这种晶状体的中间到边缘变得越来越小。在这种晶状体的边缘,这些结构仅由两个S-晶体蛋白分子组成。这适用于鱿鱼,这是因为这些结构允许照射到这种晶状体不同部分的光线发生不同的弯曲。结果就是鱿鱼在昏暗光线条件下看得更加清楚。(生物谷 Bioon.com)

参考资料:

J. Cai, J. P. Townsend, T. C. Dodson et al. Eye patches: Protein assembly of index-gradient squid lenses. Science, 11 Aug 2017, 357(6351):564-569, doi:10.1126/science.aal2674

Tobias Madl. Patchy proteins form a perfect lens. Science, 11 Aug 2017, 357(6351):546-547, doi:10.1126/science.aao1456

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