Bir molekül ile milyonlarca renk daha fazla görebiliyoruz

Petri kabında insan retinası yetiştiren bilim insanları, A vitamininin yan ürünlerinden birinin insanların milyonlarca renk görmesini sağlayan özel hücreleri nasıl ürettiğini keşfettiler. Köpekler, kediler ve diğer memelilerde ise böyle bir kabiliyet bulunmuyor.

Makalenin yazarlarından yardımcı biyoloji profesörü Robert Johnston, “Bu retinal organoidler ile birlikte insanlara özgü olan bu özelliği ilk defa inceleme fırsatı bulduk” diyor. “Bu, bizi neyin insan yaptığı ve neyin farklı kıldığıyla ilgili çok büyük bir soru.”

RENK KÖRLÜĞÜ VE YAŞA BAĞLI GÖRME KAYBININ ANLAŞILMASI DA SAĞLANACAK

Populer Science Türkçe’nin aktardığı PLOS Biology bülteninde yayınlanan bulgular renk körlüğünün, yaşa bağlı görme kaybının ve fotoreseptör hücrelerle bağlantılı diğer hastalıkların daha iyi anlaşılmasını sağlayacak. Bulgular ayrıca genlerin insan retinasına nasıl talimat vererek renk algılayan belli hücreleri üretmesini sağladığını da gösteriyor. Bilim insanları daha önce bu sürecin tiroid hormonlarıyla kontrol edildiğini düşünüyordu.

Organoidlerin hücresel özelliklerini değiştiren araştırma takımı, gözdeki koni hücrelerinin kırmızı ışığı mı yoksa yeşil ışığı mı algılamada özelleşeceğine retinoik asit adı verilen bir molekülün karar verdiğini keşfettiler. Sadece normal görme kabiliyetine sahip insanlar ve yakın akraba olan primatlarda kırmızı algılayıcı gelişiyor.

Bilim insanları onlarca yıldır kırmızı konilerin rastgele oluştuğunu ve bu süreçte hücrelere yeşil veya kırmızı dalga boylarını algılama görevinin rastgele verildiğini düşündü. Johnston’un araştırma takımının yakın zaman önce yürüttüğü çalışmada, bu sürecin tiroid hormon seviyeleriyle kontrol ediliyor olabildiğine dönük işaretlere rastlandı. Fakat yeni araştırmada kırmızı hücrelerin, gözdeki retinoik asit tarafından yönetilen belli bir olaylar dizisiyle ortaya çıktığı öne sürülüyor.

Araştırma takımı, organoidlerin gelişimlerinin erken dönemlerindeki yüksek retinoik asit seviyelerinin, daha yüksek yeşil koni oranıyla bağlantı sergilediğini keşfetti. Benzer şekilde asidin düşük miktarlarda olması, retinanın genetik talimatlarını değiştirerek gelişimin sonraki dönemlerinde kırmızı koni meydana getirdi.

“Ortada hâlâ bir miktar rastgelelik olabilir fakat bizim yaptığımız büyük buluş, retinoik asidin gelişimin erken dönemlerinde oluştuğu yönünde” diyor Johnston. “Bu zamanlama, söz konusu koni hücrelerin nasıl yapıldığını öğrenme ve anlamada büyük önem taşıyor.”

Yeşil ve kırmızı koni hücreleri, ışığı tespit eden ve beyne insanların hangi renkleri gördüğünü söyleyen opsin adlı bir protein haricinde önemli benzerlikler taşıyor. Farklı opsinler bir koni hücresinin yeşil rengi mi yoksa kırmızı rengi mi algılayacağını belirlese de, her bir sensörün genleri yüzde 96 oranında aynı. Organoidlerdeki bu ince genetik farklılıkları saptayan devrim niteliğindeki bir yöntemle birlikte araştırmacılar, 200 gün boyunca koni hücrelerindeki oran değişimlerini takip etmişler.

Araştırmayı Johnston’un laboratuvarında doktora öğrencisiyken yürüten ve şimdi Duke Üniversitesinde çalışan makale yazarlarından Sarah Hayniak, “Organoidlerde yeşil ve kırmızı hücrelerin popülasyonlarını kontrol edebildiğimizden, havuzu daha yeşil veya daha kırmızı olması yönünde bir nevi zorlayabiliyoruz” diyor. “Bu durumun, retinoik asidin genlere tam olarak nasıl etki ettiğini çözme yönünden sonuçları var.”

Araştırmada ayrıca bu genlerin, 700 yetişkinin retinalarında büyük ölçüde değişen oranlarının haritası da çıkarılmış. Yeşil ve kırmızı koni oranlarının insanlarda nasıl değiştiğini görmek, Hayniak’a göre yeni araştırmanın en şaşırtıcı sonuçlarından biri.

Bilim insanları yeşil ve kırmızı konilerin oranlarının, kişinin görüşünü etkilemeden nasıl bu kadar büyük oranda değişebildiğini hâlâ tam olarak anlamış değil. Johnston’a göre eğer bu tip hücreler bir insan kolunun uzunluğunu belirleseydi, farklı oranlar “inanılmaz derecede farklı” kol uzunlukları meydana getirirdi.

Retinanın merkezi yakınındaki ışık algılayan hücrelerin kaybolmasıyla sonuçlanan maküler dejenerasyon gibi hastalıkların daha iyi anlaşılması için araştırmacılar Johns Hopkins Üniversitesindeki diğer laboratuvarlarla birlikte çalışıyor. Hedef, koni hücreleri ve diğer hücrelerin sinir sistemine nasıl bağlandığını daha derin bir biçimde anlamak.

“Gelecekte, bu tür görme problemleri olan insanlara yardım edilmesini umuyoruz” diyor Johnston. “Bunun için biraz daha zaman gerekecek ancak bu farklı hücre tiplerini oluşturabildiğimizi sadece bilmek bile çok ama çok umut verici.”