Chimia cuantică din ochii noștri ne protejează vederea

Fiecare culoare, fiecare sclipire, fiecare rază de soare își pune amprenta asupra țesuturilor sensibile la lumină din ochii noștri, producând materiale toxice care riscă să afecteze tocmai celulele care ne permit să vedem.

Din fericire, pigmentul responsabil pentru întunecarea părului, a pielii și a ochilor noștri are un rol secundar, eliminând unul dintre acești compuși periculoși înainte de a se acumula în aglomerări dăunătoare.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

O investigație efectuată de cercetătorii de la Universitatea din Tübingen, Germania, și de la Universitatea Yale din SUA a dezvăluit că procesul de îndepărtare este oarecum neobișnuit în ceea ce privește biochimia, bazându-se pe o ciudățenie a comportamentului de tip cuantic.

Pe peretele din spate al suprafeței interioare a globului nostru ocular se află un înveliș de celule care reacționează la lumină, numit retină. Fiecare fibră de aici este împachetată cu grămezi de discuri asemănătoare „unor clătite” care conțin o substanță crucială care captează fotonii de lumină, pornind un lanț de reacții care are ca rezultat un impuls nervos pe care creierul îl interpretează ca fiind vederea.

Primul pas în acest proces de conversie este unul surprinzător de periculos. Substanța, numită retinal, se conturează într-o formă care interferează cu funcțiile celulei, devenind efectiv o toxină.

Materiale toxice care riscă să afecteze tocmai celulele care ne permit să vedem

Evoluția ne-a pregătit pentru acest inconvenient, oferind enzime care transformă forma răsucită de retinal într-o formă sigură și practică. Mai mult, ochiul reciclează în mod constant stivele de discuri, dezasamblându-le de la un capăt și amestecând noi pachete sensibile la lumină la locul lor de la celălalt capăt.

Oricât de eficient ar fi acest proces, este departe de a fi perfect. La persoanele cu o afecțiune rară numită boala Stargardt, o singură enzimă deficitară provoacă o acumulare de produse toxice care duc la pierderea vederii clare în zona focală a retinei.

Chiar și în cazul persoanelor cu un set funcțional de enzime care își desfășoară activitatea cât mai eficient posibil, un decalaj în procesul de descompunere favorizează un alt compus potențial periculos numit lipofuscină să se formeze și să se acumuleze în aglomerări periculoase.

Din nou, evoluția are un răspuns, aparent sub forma pigmentului întunecat, melanina, care a fost observată combinându-se cu granulele de lipofuscină în retina persoanelor în vârstă.

„S-ar părea că melanina este soluția naturii la o varietate de provocări ale biologiei”, spune radiologul terapeut de la Yale Douglas E. Brash.

O ciudațenie a comportamentului de tip cuantic

Efectul melaninei poate scădea pe măsură ce îmbătrânim. În timp, aceste agregate pot provoca deteriorarea țesutului, de data aceasta ducând la o formă mult mai frecventă de afectare a vederii, degenerescența maculară legată de vârstă (AMD).

În timp ce studiile anterioare efectuate de alți membri ai grupului de cercetare susțin rolul pigmentului în eliminarea lipofuscinei, mecanismul din spatele descompunerii a rămas un mister.

Un indiciu ar putea fi găsit în cercetările care au dezvăluit că lipofuscina se descompune în urma introducerii unor reactivi care produc forme foarte reactive de oxigen numite radicali.

De unul singur, electronii melaninei nu se află într-o stare de energie suficient de ridicată pentru a îndeplini o astfel de sarcină, fiind blocați de legile fizicii cuantice care îi mențin relativ la sol.

Dar există o portiță destul de curioasă. Numită chemexcitare, aceasta implică finețea cuantică a unor materiale suplimentare care se combină într-un mod care stimulează electronii dincolo de nivelurile care ar fi împiedicate în mod obișnuit, permițând melaninei să se excite puțin și să producă radicali de oxigen acolo unde este nevoie.

Procesul în sine nu este necunoscut în biologie

,,Aceste reacții de chimie cuantică excită un electron al melaninei la o stare de energie ridicată și îi inversează spinul, permițând o chimie neobișnuită după aceea”, spune Brash, potrivit ScienceAlert.

Procesul în sine nu este necunoscut în biologie, deși de obicei este rezervat ca o modalitate de a impulsiona electronii suficient de mult încât să genereze lumină. Lăsând la o parte bioluminescența, rolul său în alte căi – inclusiv în cele care implică melanina – este abia acum înțeles.

Combinând microscopia electronică de înaltă rezoluție, genetica și farmacologia, Brash și colegii săi au urmărit originile granulelor de melanină și lipofuscină și au demonstrat locul melaninei în calea de eliminare a compușilor periculoși – dar au arătat, de asemenea, că melanina își folosește starea de amplificare cuantică pentru a degrada lipofuscina.

În mod ideal, cunoștințele ar putea fi aplicate la căutarea unor produse farmaceutice care ar putea servi drept alternativă la melanină la persoanele îmbătrânite, descompunând lipofuscina înainte ca aceasta să poată provoca ravagii în țesuturile retinei.

Această cercetare a fost publicată în PNAS.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Rechinul „demon” cu ochii albi, descoperit în largul Australiei

Omul din spatele ChatGPT vrea să scaneze ochii tuturor oamenilor de pe Pământ

Senzorul revoluționar care imită ochiul uman

O meduză cu 24 de ochi, abia descoperită, este rudă cu cea mai veninoasă creatură marină din lume