Buňky v sítnici kuřete jsou uspořádány stejně jako nedávno objevený stav hmoty

Věda a technika
26. 2. 2014 11:46
Ve slepicích je toho víc, než to vypadá.
Ve slepicích je toho víc, než to vypadá.

Podle vědců jsou světločivé buňky v ptačím oku rozmístěny způsobem, který odpovídá stavu hmoty objevenému teprve v roce 2003. Než ho našli v anatomii živého tvora, považovali ho za vlastní exotickým fyzikálním systémům, jako je žhavé plazma, kapalné hélium, nebo superhustě namačkané granule.

Ptáci mají oproti jiným obratlovcům, jako jsou třeba savci nebo obojživelníci, výhodu v jednom typu světločivé buňky, neboli čípku, navíc. Zdravé lidské oko vnímá tři základní barevná pásma, z nichž se pak skládá celkový vjem - modrou, zelenou a červenou. Ptáci mají nádavkem ještě jeden speciální druh buněk, který vnímá ultrafialové světlo. Dokážou vnímat také polarizaci elektromagnetického záření, tedy směr kmitání světelných vln. Registrují i magnetické pole. Vlastní rovněž speciální buňky, které měří celkovou intenzitu osvětlení, jakési miniaturní luxmetry.

To vše musí být namačkáno na často nepříliš velké ploše sítnice. Při pohledu do mikroskopu to vypadá, jako by buňky v ptačí sítnici byly rozmístěny náhodně. Jejich uspořádání je však podle vědeckého, týmu vedeného Yangem Jiaoem z Princentonské univerzity, složitější. Badatelé to tvrdí v časopise Physical Review E. V malém měřítku působí sítnice skutečně neuspořádaně. Ve větším jsou ale kuřecí světločivné buňky seřazeny naopak stejnoměrně.

Každý jednotlivý typ ptačího čípku má okolo sebe zakázanou zónu, ve které nemůže ležet jiná světločivná buňka.

Řevnivé sousedky

Rozmístění buněk v oku kuřete je podle fyziků analogické stavu, označovanému jako nepravidelná superstejnoměrnost (anglicky "disordered hyperuniformity"). Objevili ho před jedenácti lety Salvatore Torquato a Frank Stillinger rovněž z Princentonské univerzity. Torquato je podepsaný i mezi výzkumníky, kteří se podíleli na výzkumu ptačího oka. Nepravidelně stejnoměrné materiály by se daly použít ke konstrukci světelných detektorů. Ptáci je vynalezli dávno před lidmi.

Každý jednotlivý typ ptačího čípku má okolo sebe zakázanou zónu, ve které nemůže ležet jiná světločivná buňka. Stejné typy se navzájem odpuzují víc než rozdílné. Zakázané zóny jednotlivých buněk se navzájem překrývají, takže vzniká složitá provázaná struktura, která působí na první pohled neuspořádaně.

Rozmístění různých typů světločivých buněk v kuřecí sítnici.

Nejlepší řešení

Vědci z Jiaova týmu však pomocí počítačového modelu zjistili, že buňky v ptačím oku splňují kritérium nepravidelné superstejnoměrnosti. Co vypadá nečekaně pro fyziky, nemusí být nečekané pro biology. Těla živých bytostí bývají často uspořádány způsobem, který se z fyzikálního hlediska blíží nejlepší možnosti, jak danou věc udělat. Nepravidelně stejnoměrné systémy se hodí k přenosu a kontrole elektromagnetického vlnění, takže by se dalo skoro očekávat, že si jich přírodní výběr všimne a využije je.

Podle vědců by kuřecí sítnice zůstala nepravidelně stejnoměrnou, i kdyby byla jednodušší. "Když si představíte, že z ptačí sítnice odeberete červenou, zůstane superstejnoměrná," prohlásil Torquato. "Pak odeberte modrou - to co zůstane, je pořád superstejnoměrné. Je to něco, co nikdy nebylo pozorováno v žádném systému, ať už fyzikálním nebo biologickém." V dalším výzkumu se vědci chystají zjistit, jak zvláštní uspořádání buněk vzniká během vývoje kuřecího embrya.

Autor: Radek JohnFoto: ČTK/KEYSTONE/CHRISTIAN BEUTLER, Salvatore Torquato, Princeton University, Joseph Corbo and Timothy Lau, Washington University in St. Louis

Naše nejnovější vydání

TÝDENInstinktSedmičkaINTERVIEWTV BARRANDOVPŘEDPLATNÉ