Tiedotteet

Näytä tiedotekategoriat

Etusivu » Tiedotteet » Ympäristö ja luonto » Väitös: Hämäränäkemisen solutason mekanismit alkavat selvitä

Oulun yliopisto

Väitös: Hämäränäkemisen solutason mekanismit alkavat selvitä

Tiedote.
Julkaistu: 08.12.2014 klo 10:32
Julkaisija: Oulun yliopisto

Väitöskirjassa tutkittiin näköaistinsolujen sellaisia ominaisuuksia, joiden avulla näkeminen lähes pimeässä on mahdollista. Tutkimuksen kohteena olivat kahden hämäräaktiivisen hyönteisen, amerikantorakan (Periplaneta americana) ja kaksitäpläsirkan (Gryllus bimaculatus) näköaistinsolujen sähköfysiologiset ominaisuudet.

Tutkimuksen kokeellisena menetelmänä käytettiin solukalvojen ionikanavien mittausmenetelmää, patch-clamp-tekniikkaa.  Kokeilla pyrittiin selvittämään eristettyjen näköaistinsolujen sähköisiä ominaisuuksia sekä solukalvon läpi kulkevia ionivirtoja. Lisäksi tutkimuksessa hyödynnettiin mittauksiin pohjautuvaa matemaattista mallinnusta.

Valon aistiminen perustuu näköaistinsolujen kykyyn kerätä kohtaamiensa valokvanttien eli fotonien energiaa. Tämä energia käynnistää biokemiallisen ketjureaktion, fototransduktion, joka johtaa sähkökemiallisen jännitesignaalin syntymiseen näköaistinsolun solukalvolla. Tätä signaalia kutsutaan valovasteeksi. Valovaste pitää siis sisällään informaation siitä, mitä eläin näkee. Tämä johdetaan lopulta aivoihin ohjaamaan eläimen käyttäytymistä. Koska luotettavan näköaistimuksen luominen riippuu saatavilla olevien fotonien lukumäärästä, hämäräaktiivisten hyönteisten evoluutio on ymmärrettävästi tehostanut verkkosilmien valoherkkyyttä hyödyntämällä erilaisia rakenteellisia ja toiminnallisia ominaisuuksia. Tärkeänä osana tätä sopeutumista ovat näköaistinsolujen sähköfysiologisiin ominaisuuksiin vaikuttavat mekanismit, joista kuitenkin tiedetään toistaiseksi hyvin vähän.

Väitöskirjatutkimuksen tulokset osoittivat, että torakoiden ja kenttäsirkkojen näköaistinsolujen sähköiset ominaisuudet mahdollistavat valovasteiden tehokkaan vahvistamisen hämärässä valossa. Vahvistuksen haittapuolena on hitaampi näköaisti. Näin ollen tätä kyseistä vahvistusta voidaan verrata kameran valotusajan pidentämisen vaikutuksiin. Valovasteita vahvistivat myös molemmilla lajeilla havaitut suhteellisen suuret alkeisvirtavasteet, jotka syntyvät, kun yksi yksittäinen fotoni absorboituu käynnistäen fototransduktion. Valon aikaansaamien virtojen perusteella havaittiin myös, että torakan näköaistinsoluille tyypillinen valovasteiden sekä herkkyyden vaihtelu johtuu näköaistinsolujen välisistä valoherkän kalvoston pinta-alaeroista. Torakan valovastevirtoja välittävät ionikanavat eivät myöskään ole niin valikoivia kalsium-ionien suhteen, kuin esimerkiksi banaanikärpäsellä, joka on tähän päivään mennessä ollut yksi yleisimmistä hyönteisnäkömalleista.

Kenttäsirkkojen viherherkissä näköaistinsoluissa havaittiin hämäränäkemiseen sopeutuneille hyönteisille ominaiset kaliumionien virtojen ominaisuudet. Ns. nopea kaliumvirta erottui hitaampaa kaliumvirtaa selvemmin. Torakan viherherkissä soluissa sekä kenttäsirkan valon polarisaatiolle herkissä soluissa tilanne oli yllättäen päinvastainen. Kyseisissä näköaistinsoluissa hidas kaliumvirta oli selkeästi hallitseva ja muistutti vastaavia virtoja päiväaktiivisissa hyönteisissä. Matemaattisen mallinnuksen tuloksena tiedämme nyt, että tämä hidas kaliumvirta osallistuu torakan valovasteiden vahvistuksen säätelyyn. Kenttäsirkan viher- ja polarisaatioherkkien näköaistinsolujen välisten signalointi- ja tiedonsiirtoerojen perusteella voitiin arvioida, että viherherkät solut olisivat odotetusti paremmin soveltuvia kuvan muodostamiseen. Polarisaatioherkkien solujen ominaisuudet viittasivat siihen, että niiden pääasiallinen rooli on havaita valon polarisaatiota hämärissä valaistusolosuhteissa.

- - -

Filosofian maisteri Esa-Ville Immonen väittelee Oulun yliopistossa 12.12.2014. Biofysiikan alaan kuuluvan väitöskirjan otsikko on In vitro electrophysiology of two nocturnal insect species, Periplaneta americana and Gryllus bimaculatus (In vitro -tutkimus torakan ja kenttäsirkan näköaistinsolujen sähköfysiologisista ominaisuuksista). Vastaväittäjänä toimii professori Roger C. Hardie Cambridgen yliopistosta ja kustoksena professori Matti Weckström. Väitöstilaisuus alkaa Linnanmaalla OP-Pohjola-salissa (L 6) kello 12.

- - -

Oppiarvo ja nimi:
Filosofian maisteri Esa-Ville Immonen

Syntymäaika ja -paikka:
1982 Kiuruvesi

Yo-tutkintovuosi ja koulu:
2001, Kiuruveden lukio

Nykyinen työpaikka:
Oulun yliopisto, fysiikan ja kemian laitos
0294 480 000

Tiedekunta ja laitos:
Luonnontieteellinen tiedekunta, fysiikan ja kemian laitos/biofysiikka
0294 480 000

Väittelijän yhteystiedot:
esa-ville.immonen@oulu.fi
050 350 3227

Väitöskirjan www-osoite: http://jultika.oulu.fi/Record/isbn978-952-62-0647-9

Julkaisijan muita tiedotteita

Hae kategoriasta

Kategorian julkaisijoita

Kategorian uusimmat

ePressin asiakkaita
Trafi Radisson Blu Tellabs