”Tämä löytö muuttaa radikaalisti käsitystämme rakenteesta, jota on tulkittu väärin vuosisatojen ajan”, tutkijat sanovat.
Vaikka se voi tuntua oudolta, lintujen silmien toiminta on vuosisatojen ajan herättänyt tutkijoiden kiinnostusta, osittain monien näiden eläinten terävän näön vuoksi.
Tämä hyvin tunnettu ominaisuus ei kuitenkaan ollut ainoa, johon tutkijat keskittivät tutkimuksensa. Ainakin useiden vuosisatojen ajan eri tutkijat ovat pohtineet, kuinka lintujen verkkokalvo selviää ilman verenkiertoa.
Ennen kuin syvennymme tähän mysteeriin, on tärkeää selventää muutamia seikkoja. Ensinnäkin, useimmat eläimet (mukaan lukien ihminen) saavat happea hermokudokseensa tiheän pienien verisuonten verkon kautta.
Verkkokalvo, joka on erittäin erikoistunut aivojen jatke, on itse asiassa yksi eniten energiaa kuluttavista kudoksista. Tätä varten se tarvitsee happea.
Joidenkin tutkijoiden mielestä lintujen tilanne on paradoksaalinen. Syynä on se, että niiden verkkokalvo on verisuoniton, eli siinä ei ole verisuonia. Itse asiassa tämä on yksi ominaisuus, joka voisi selittää näiden eläinten terävän näön.
Kysymys, joka on vaivannut tutkijoita vuosisatojen ajan, kuuluu: miten lintujen verkkokalvo selviää ilman verenkiertoa? 1600-luvulta lähtien on ehdotettu selitystä tähän kysymykseen. Uskotaan, että rakenne, jota kutsutaan pecten oculiksi (silmän harja), on harjamainen elin, jossa on kehittynyt verisuonisto, joka toimittaa verkkokalvolle happea. Vaikka sen tarkkaa toimintaa ei ole vielä lopullisesti kuvattu, tätä teoriaa on pidetty yleisesti hyväksyttynä satojen vuosien ajan.
Nyt tanskalainen tutkijaryhmä on julkaissut tutkimuksen, joka kumosi tämän oletuksen. Kahdeksan vuoden tutkimuksen jälkeen he julkaisivat tuloksensa Nature -lehdessä.
Biologi ja tutkimuksen pääkirjoittaja Christian Damsgaard selitti, että lähtökohtana oli ”yksinkertainen” ajatus: ”Kaiken sen perusteella, mitä tiedämme fysiologiasta, tämän kudoksen ei pitäisi pystyä toimimaan”.
Tutkijoiden mukaan kukaan ei ole tähän mennessä mitannut suoraan lintujen verkkokalvon happitasoa. He myöntävät, että tämä johtuu osittain siihen liittyvistä teknisistä vaikeuksista.
He onnistuivat ylittämään tämän esteen hieman yli viisi vuotta sitten nuorten tutkijoiden yhteistyön ansiosta. Alustavien mittausten jälkeen he pystyivät vahvistamaan, että harja ei lainkaan toimita happea verkkokalvoon.
Tulos jätti kysymyksen vastaamatta. Siksi tutkijat alkoivat käyttää spatiaalista transkriptomiikkaa – tekniikkaa, jonka avulla voidaan kartoittaa geenien ilmentyminen ehjissä kudoksissa: eli mitkä geenit ovat aktiivisia ja missä.
”Tutkimme ei yhtä tai kahta geeniä, vaan 5000–10000 geeniä samanaikaisesti, joista jokainen oli tarkasti sidottu tiettyyn sijaintiin. Tämä antoi meille eräänlaisen molekyylisen GPS:n”, Damsgaard selitti.
Analysoituaan tämän tietomäärän he havaitsivat säännönmukaisuuden: geenit, jotka osallistuvat sokerin hajoamiseen ilman happea, prosessi, joka tunnetaan nimellä anaerobinen glykolyysi, olivat erittäin aktiivisia verkkokalvon sisäkerroksissa, joissa happea ei ollut.
Lisähavaintojen ja analyysien jälkeen tutkijat tulivat siihen tulokseen, että pektin ei ole hapen lähde, vaan ”kuljetusjärjestelmä polttoaineen saannille ja jätteiden poistolle”, sanoo Jens Randle Niengaard, yksi tutkimukseen osallistuneista tutkijoista.
Polttoaineena käytetään sokeria ja jätteinä laktaattia, joka on anaerobisen aineenvaihdunnan (eli ilman happea tapahtuvien prosessien) tuote.
”Me purkamme yhden korttitalon ja korvaamme sen toisella. Korttitalolla, koska tieteelliset löydökset eivät ole muuttumattomia. Uudet tulokset voivat tuoda uutta tietoa. Näin tiede kehittyy”, Niengaard totesi.
Vaikka he eivät käsittele tätä kysymystä tutkimuksessaan riittävän yksityiskohtaisesti, tutkijat toivovat, että heidän johtopäätöksensä auttavat löytämään ratkaisuja ihmisten kohtaamiin ongelmiin, kuten aivohalvauksiin, joissa kehon kudokset kärsivät hapen saannin vähenemisestä.
”Luonto on ratkaissut linnuilla fysiologisen ongelman, joka aiheuttaa sairauksia ihmisillä. Toivomme, että tämän evoluution ratkaisun ymmärtäminen voi inspiroida uusia lähestymistapoja siihen, miksi kudokset tuhoutuvat hapenpuutteen vuoksi sairauksien aikana ja miten tällaisia sairauksia voidaan hoitaa”, Niengaard totesi.
