Зрение всегда было одной из величайших загадок природы, а глаза до сих пор остаются непревзойденными природными детекторами. Однако, возможно, мы подошли вплотную к разгадке этой тайны мироздания: ученые занялись его изучением на молекулярном уровне.
Как мы видим: Наблюдение изомеров
Транс- (слева) и цис-изомеры ретиналя, прикрепленные к молекуле фуллерена

В рецепторных клетках глаз находятся светочувствительные молекулы ретиналя: при воздействии света они переходят из своего цис-изомера в транс-изомер, запуская сложную цепочку биохимических реакций, ответственных за зрительное восприятие. Хотя этот факт был хорошо известен уже относительно давно, прямых наблюдений этих структурных изомеров не проводилось.

Однако японские ученые во главе с Сумио Ииджимой (Sumio Iijima) смогли детально визуализировать процесс, лежащий в основе зрения. Молекулы ретиналя были прикреплены к молекулам фуллерена, а затем помещены в одностенные углеродные нанотрубки. Трубки работали как своеобразные штативы, закрепляя комплекс ретиналя-фуллерена и ограничивая движение. Визуализация процесса проводилась с помощью автоэмиссионного просвечивающего микроскопа, что позволило получить хорошее пространственное разрешение (0,14 нм) при ускоряющем напряжении 120 кВ, которое не повреждает электронным пучком даже биомолекулы. Журнал Nature предлагает также скачать и посмотреть видеозаписи происходящего.

Прямое наблюдение за конформационными изменениями (переходом из одной изомерной формы в другую) ретиналя крайне важно, давая возможность исследовать активность зрения на уровне отдельных молекул. Эта технология может помочь модифицировать ретиналь и создать устройства, имитирующие действие глаза: существующие аналоги довольно примитивны — о них читайте, например, в заметке «Глаза из Глазго».

Кроме того, она должна способствовать в поиске средств улучшения зрения. Для этого сегодня апробируются и другие перспективные средства — генная терапия («Гены хорошего зрения»).

«Нанометр»