İlk bakışta kırmızı ve yeşil renkler birbirine pek benzemiyor olabilir. Ancak gözümüzün bu renkleri algılama şekli, moleküler düzeyde şaşırtıcı derecede yakındır.
Japonya'daki Nagoya Teknoloji Enstitüsü'nden biyokimyacıların öncülüğünde Science dergisinde yayımlanan yeni bir çalışma, bu yakınlığın moleküler düzeydeki sırrını ortaya çıkardı.
Araştırma ekibi, retinadaki koni hücrelerinin kırmızı veya yeşil ışığa duyarlı olmasını sağlamak için yalnızca üç amino asitlik farkın yeterli olduğunu keşfetti.
Bu keşif, kırmızı-yeşil renk körlüğünün neden bu kadar yaygın olduğunu açıklamaya yardımcı olabilir ve potansiyel olarak bu duruma yönelik yeni tedavi yöntemlerinin geliştirilmesine kapı aralayabilir.
Nagoya Teknoloji Enstitüsü'nden biyokimyacı Kota Katayama, “Bu çalışma, primatların kırmızı ve yeşil renge duyarlı koni görsel pigmentlerinin karanlık durumundaki ilk üç boyutlu yapılarını rapor etmektedir” diyor. “Uzun vadede bu bilgi, genetik varyasyonların renk algısını nasıl değiştirdiğini ve renk görüşü kusurlarına ve diğer görsel bozukluklara nasıl katkıda bulunduğunu anlamaya yardımcı olabilir.”
İnsanlar, retinamızda üç farklı türde koni hücresine sahip olmamız nedeniyle trikromat olarak adlandırılır. Bu koni hücreleri farklı dalga boylarındaki ışığa duyarlıdır: kırmızı, yeşil ve mavi. Bu üç renkten milyarlarca farklı kombinasyonun oluşması, gökkuşağının tüm tanıdık renklerini görmemizi sağlar.
Elbette her hayvanın aynı görüş sistemine sahip olmadığını belirtmek gerekir. Köpekler dikromattır; sarı ve maviyi keskin bir şekilde görürken, kırmızı ve yeşili algılamakta zorlanırlar. Kuşlar ise tetrakromatik görüşe sahiptir, bu da hayal bile edemeyeceğimiz yepyeni renk dünyalarına erişimlerini sağlar.
Ancak yeni araştırmaya göre, elma türleri arasındaki farkı ayırt edebildiğimiz için şanslı sayılmalıyız.
İnsan gözündeki tüm koni hücreleri, 11-cis-retinal olarak bilinen aynı temel molekülü kullanarak ışığı emer. Hangi dalga boylarını emdiklerindeki ve dolayısıyla hangi renkleri gördüğümüzdeki farklılıklar, protein yapısındaki minik değişimlere dayanır.
Araştırmacılar, “Kırmızı ve yeşil renge duyarlı pigmentler özellikle ilgi çekicidir: Sadece birkaç amino asit pozisyonunda farklılık gösterirler, ancak ışık emilim zirveleri yaklaşık 30 nanometre ile ayrılır, bu da kırmızı-yeşil renk ayrımını mümkün kılar” diye yazıyorlar. “Kriyoelektron mikroskobu, titreşim spektroskopisi ve kuantum kimyasal modelleme ile birleştirerek, koni pigmentlerinin spektral duyarlılıklarını nasıl ayarladıklarını netleştirmeyi amaçladık.”
Bu konuyu araştırmak için araştırmacılar, insanlara çok benzer trikromatik görüşe sahip bir primat türü olan yengeç yiyen makak (Macaca fascicularis) üzerinde çalıştılar. Makakların kırmızı ve yeşil koni pigmentlerinin kriyoelektron mikroskobu görüntülerini aldılar ve ardından dijital modellerini oluşturdular. Ekip daha sonra bu dijital versiyonları kullanarak, proteinlerin hafifçe farklı versiyonlarıyla ne olacağını ve bunun ışık emilimini nasıl etkilediğini simüle etti.
Sonuç olarak bilim insanları, kırmızı ve yeşil zirveler arasındaki yaklaşık 30 nanometrelik farkın neredeyse tamamının A180S, F277Y ve A285T olmak üzere sadece üç amino asitteki değişimlerden kaynaklanabileceğini keşfettiler.
İlginç bir şekilde, ekip bu amino asitlerin proteinlerin fiziksel şeklini değiştirerek bir koninin hangi renklere duyarlı olduğunu ayarlamadığını buldu. Bunun yerine, etraflarındaki elektrostatik ortamı değiştirdikleri ve bu da hangi dalga boylarının ne kadar emildiğini etkilediği görülüyor.
Bu detaylı inceleme ayrıca, parlak bir odada renk görüşünüzün neden zamanla “yıpranmadığını” açıklayabilecek yeni bir yapıyı da ortaya çıkardı. Koni hücrelerinin ışık tarafından uyarılmadan sonra hızla yenilendiği biliniyor ve bu, ekibin bulduğu pigment yapısındaki yeni bir “açılma” sayesinde olabilir. Bu açılma, gözünüzdeki çubuk hücrelerinin loş ışıkta görmenizi sağlayan rodopsin pigmentinde bulunmuyor.
Araştırmacılar, “Bu bulgular, renk görüşündeki uzun süredir devam eden fonksiyonel farklılıkları somut yapısal özelliklere bağlıyor” diye yazıyor. “Küçük dizi değişiklikleri, retinal kromofor üzerinde hareket eden elektrostatik alanı yeniden şekillendirerek rengi ayarlar; oysa farklı membran erişim yolları, etkili kromofor değişimi ve hızlı iyileşmeyi sağlar.”
Araştırma, Science dergisinde yayımlandı.
