Przez stulecia naukowców zaskakiwało, w jaki sposób ptaki zachowują wyraźny wzrok pomimo braku naczyń krwionośnych w siatkówkach – co jest fizjologiczną anomalią u kręgowców. Nowe badania ujawniają odpowiedź: siatkówki ptaków po prostu nie potrzebują tlenu. Zamiast tego stosują ekstremalną dietę cukrową, co jest odkryciem, które zmienia nasze rozumienie działania układu nerwowego.
Strefa braku tlenu
Siatkówki są zazwyczaj tkankami energochłonnymi, zasilanymi tlenem dostarczanym przez naczynia krwionośne. Jednak siatkówki ptaków, zwłaszcza gatunków takich jak zeberki, są niezwykle grube i całkowicie pozbawione tych naczyń. Oznacza to, że najgłębsze warstwy komórek nerwowych nie otrzymują bezpośrednio tlenu. Naukowcy z Uniwersytetu w Aarhus w Danii w końcu to zmierzyli, wszczepiając czujniki tlenu w oczy żywych zięb. Wyniki potwierdziły, że komórki te funkcjonują w środowisku pozbawionym tlenu.
Wzrost poziomu cukru: rola grzebienia
Jeśli nie tlen, to czym żywią się te komórki? Klucz leży w glikolizie, procesie metabolicznym rozkładającym cukry na energię bez tlenu. Jednak glikoliza jest nieefektywna i wymaga 15 razy więcej glukozy niż metabolizm oparty na tlenie. W jaki więc sposób ptaki dostarczają wystarczającą ilość cukru?
Odpowiedź leży w grzebieniu do oczu, przypominającej grzbiet strukturze w oczach ptaków, o której od dawna podejrzewano, że dostarcza tlen. Nowe pomiary wykazały, że w ogóle nie przenosi tlenu. Zamiast tego grzebień agresywnie pompuje glukozę do siatkówki, cztery razy więcej niż zużywają komórki mózgowe, aby utrzymać działanie silnika glikolitycznego.
Dlaczego to ma znaczenie
To odkrycie oznacza zmianę w neurobiologii. Dowodzi, że niektóre neurony mogą funkcjonować bez tlenu, co wcześniej wydawało się niemożliwe. Ta adaptacja mogła ewoluować w celu poprawy ostrości wzroku u ptaków, pomimo kosztów metabolicznych. Rodzi to również pytanie, dlaczego ptaki polegają na tak nieefektywnym procesie widzenia, skoro wymaga on ogromnego spożycia cukru.
Konsekwencje wykraczają poza biologię ptaków. Jeśli uda się zaprojektować komórki ludzkie tak, aby tolerowały warunki bez tlenu, może to doprowadzić do przełomu w leczeniu takich schorzeń, jak udar, gdzie brak tlenu powoduje uszkodzenie mózgu.
Odkrycia te podkreślają, jak ewolucja często znajduje sprzeczne z intuicją rozwiązania ograniczeń fizycznych, przypominając nam, że plany natury nie zawsze są tym, czym się wydaje.
