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实验室培养的视网膜解释了为什么人能看到狗看不到的颜色

通过在培养皿中培养人类视网膜,研究人员发现维生素 A 的分支如何产生特殊细胞,使人们能够看到数百万种颜色,这是狗、猫和其他哺乳动物所不具备的能力。

“这些视网膜类器官使我们第一次能够研究这种人类特有的特征,”生物学副教授、作者罗伯特·约翰斯顿说。“这是一个巨大的问题,是什么让我们成为人类,是什么让我们与众不同。”

该研究结果发表在《PLOS Biology》上,增进了对色盲、与年龄相关的视力丧失以及与感光细胞相关的其他疾病的了解。他们还展示了基因如何指导人类视网膜产生特定的颜色感应细胞,科学家认为这一过程是由甲状腺激素控制的。

通过调整类器官的细胞特性,研究小组发现一种称为视黄酸的分子决定视锥细胞是否专门感应红光或绿光。只有具有正常视力的人类和密切相关的灵长类动物才会产生红色传感器。

几十年来,科学家们一直认为红色视锥细胞是通过抛硬币机制形成的,在这种机制中,细胞随意地致力于感知绿色或红色波长——约翰斯顿团队最近的研究表明,这一过程可以通过甲状腺激素水平来控制。相反,新的研究表明,红色视锥细胞是通过眼睛内视黄酸精心策划的一系列特定事件而实现的。

研究小组发现,类器官发育早期的高水平视黄酸与较高比例的绿色视锥细胞相关。同样,低水平的酸改变了视网膜的遗传指令,并在发育后期产生了红色视锥细胞。

“它仍然可能存在一些随机性,但我们的重大发现是,你在发育早期就产生了视黄酸,”约翰斯顿说。“这个时机对于学习和理解这些视锥细胞是如何形成的非常重要。”

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