无厘头研究
人造视网膜揭示我们与动物视觉的差异
科学家们通过在培养皿中培养人类视网膜，发现了维生素A的一种衍生物是如何生成使人们能够看见数百万种色彩的专门细胞的，而这种能力是狗、猫和其他哺乳动物所不具备的。这些发现加深了我们对色盲、老年视力丧失以及与感光细胞相关的其他疾病的理解。他们还证明了基因是如何指导人类视网膜生成特定的感色细胞的，这是科学家曾经认为由甲状腺激素控制的过程。
"这些视网膜样本首次让我们研究了这种非常特有的人类特性。"作者Robert Johnston，一位生物学副教授说道，"这是一个关于我们人类的巨大问题，让我们与众不同的是什么。"
这些发现，发表在PLOS Biology，加深了我们对色盲、老年视力丧失和与感光细胞相关的其他疾病的理解。他们还证明了基因是如何指导人类视网膜生成特定的感色细胞的，这是科学家曾经认为由甲状腺激素控制的过程。
通过调整器官样本的细胞属性，研究小组发现一种名为维生素A酸的分子决定了一个锥形细胞会专门感知红色或绿色光。只有视力正常的人和与人类密切相关的灵长类动物才能生成红色感应器。
几十年来，科学家们一直认为红色锥形细胞是通过一种硬币抛掷机制形成的，细胞们随意地承诺感测绿色或红色的波长——以及Johnston团队最近的研究暗示，这个过程可能由甲状腺激素水平控制。相反，新的研究表明，红色锥形细胞是通过眼内维生素A酸调控的一系列特定事件形成的。
团队发现，在器官样本的早期发育中，维生素A酸的高水平与绿色锥形细胞的较高比率相关。同样的，该酸的低水平改变了视网膜的基因指示并在后期发育中生成红色锥形细胞。
"可能仍然存在一些随机性，但我们的大发现是在早期发育中就会生成维生素A酸，" Johnston 说。"这个时机确实非常关键，对于学习和理解如何制造这些锥形细胞非常重要。
绿色和红色的锥形细胞非常相似，除了一个名为蛋白质的异染性，它可以解读光，并告诉大脑人们看到了什么颜色。不同的异染物决定了一个锥形细胞会成为一个绿色还是一个红色的感应器，尽管每个感应器的基因仍然有96%的相似性。凭借一种能够发现这些器官样本中微妙的基因差异的突破性技术，这个团队在200天中跟踪了锥形细胞的比例变化。
"因为我们可以在器官样本中控制绿色和红色细胞的数量，我们可以尽可能地推动细胞群体变得更绿或更红，" 这项研究的联合作者Sarah Hadyniak说。Sarah Hadyniak 在 Johnston 的实验室中作为博士生进行研究，并现在在杜克大学。“这对于找出维生素A酸如何作用于基因来说非常重要。”
研究人员还对700名成年人的视网膜中这些细胞的大规模变化比例进行了映射。看到绿色和红色锥形细胞的比例如何在人类中改变是这项新研究最令人惊讶的发现之一，Hadyniak 说。
科学家们还不完全理解，为什么绿色和红色锥形细胞的比例可以变化得如此之大，而不影响某人的视力。如果这些类型的细胞决定了一个人的手臂长度，不同的比例可能会产生“惊人的不同”的手臂长度，Johnston说。
为了加深对像黄斑变性这样的疾病的理解，这种疾病会导致视网膜中心附近的感光细胞丧失，研究人员正在与其他约翰斯·霍普金斯实验室合作。他们的目标是深化对锥形细胞和其他细胞如何与神经系统相连的理解。
"我们未来的希望是帮助那些有视力问题的人，" Johnston 说。“还需要一段时间才能发生，但是知道我们可以制造这些不同的细胞类型是非常、非常有希望的。”
本文译自 ScienceDaily，由 BALI 编辑发布。
