Inimese silmas avastati kolmas silm
Kui otsite kaotsiläinud oksakääre, pole mõistlik ninapidi murus ringi tuhnida. Olukorda tuleb hinnata kõrgemalt, laiema vaateväljaga. Sama lugu on teadusega. Vahel juhtub, et mõni oluline avastus on liiga ligidal, et seda märgata. Mitte ainult silma all, vaid suisa silma sees näiteks.
150 aastat on imetajate nägemistaju seletatud silma võrkkestas asuvate kaht liiki valgustundlike rakkudega, mida nende kuju järgi hakati kutsuma kolvikesteks ja kepikesteks. Kuid kümmekond aastat tagasi avastati, et mutanthiir, kel ei ole ei kolvikesi ega kepikesi, tunneb siiski valgust. Tähendab, peavad olema veel mingid rakud, mis on valgustundlikud. Selle avastuse ei teinud mitte nägemistaju uurijad, vaid hoopis teadlased, kes huvitusid organismide ööpäevarütmidest ehk tsirkadiaanrütmidest.
Valguse tajumiseks pole üldsegi vaja silmi. Tsirkadiaanrüt-mid ja ka valguse eest või selle poole liikumine võivad toimuda ka valgustundlike rakkude vahendusel, mis asuvad nahas nagu molluskitel ja konnakullestel või aju hüpotalamuses nagu lindudel. Isegi silmitud elukad nagu varbuss Caenohabtitis elegans on varustatud valgustundlike neuronitega, mis aitavad neil päevavalguse eest hoiduda.
Geneetikute meelisloomal äädikakärbsel Drosophila melanogaster avastati hiljuti teadlaste üllatuseks üks senitundmatud laadi fotoretseptor. Ajakirja Nature möödunud detsembrinumbris kirjutasid sellest Yang Xiang ja tema kolleegid California ülikoolist. Selle tillukese kärbse vastsed peavad ohjeldamatult sööma ja parim viis on end puurida käärivasse puuvilja. Seal saab peituda ka ohtlike vaenlaste eest. Et teada, kuhu-poole liikuda, põgenevad vastsed valguse eest, mille tajumiseks on nende keha eesotsas paar silmataolist organit.
Kuid need juhivad vastse pea küll valgusest eemale puuvilja sisse, ent kuidas oskab ta liikuda edasi, kui osa temast on veel viljast väljas, pea aga juba selle sees nagu jaanalinnul? Selle etoloogilise mõistatuse lahendamiseks lülitasid Xiang ja tema kolleegid vastse silmakesed geneetiliselt välja ja avastasid, et kärbsel on lisasilmad, kui nõnda võib nimetada keha valgustundlikke rakke. Need neuronid on tundlikud ka soojuse ja rõhu suhtes. Ja need lisasilmad juhivadki vastse sügavamale vilja sisse, kus on turvaline ja kaetud ohter söögilaud.
Kuid lisasilmad osutusid esinevat ka imetajatel. Ühendkuningriigi Oxfordi ülikooli teadlane Russell Foster ja tema kolleegid näitasid 1999. aastal, et valgust mitte nägevad mutanthiired, kelle silma võrkkestas puuduvad kolvikesed ja kepikesed, tajuvad siiski valguse ööpäevast muutumist sama hästi kui tavahiired. Kui aga hiirtel eemaldati silmad, siis hiirte sisemine kell lakkas töötamast.
Seda avastust algul ei usutud, ja Foster meenutab ajakirjas Nature, et oli teadlasi, kes tema peetud loengutelt välja marssisid. Arvati, et küllap osa kolvikesi ja kepikesi jäi geenmuundatud hiirtel siiski alles.
Kuid järgmisel aastal tegi Virginia ülikooli teadlane Ignacio Provencio kindlaks, et hiire võrkkesta võrgustikus ganglionikihis leidub valgustundlikku molekuli melanopsiini. Selle fotopigmendi olemasolu vihjas, et mõned rakud võivad valgust tunda ja tegutseda kui senitundmatu fotoretseptorite klass. Teadlased eraldasid need rakud ja tõestasid, et nood suudavad valguse peale end sisse ja välja lülitada.
2002. aastal leidsid Baltimore’i Johns Hopkinsi ülikooli neuroteadlane Samer Hattar ja tema kolleegid, et sajandik hiire ganglionikihi närvirakkudest sisaldab melanopsiini, mis on kõige tundlikum sinisele valgusele. Seejärel tehti kindlaks, et signaal neist rakkudest jõuab aju rütmikeskusesse.
Hämaras sätivad imetajate kehakella silma võrkkesta kepikesed, mõnel juhul ka kolvikesed. Kuid üllatavalt leidus tõendeid, et äsja avastatud valgustundlikud rakud mitte ainult ei löö kaasa tsirkadiaanrütmi mängus, vaid võivad isegi osaleda nägemistajus, kuna signaal neist jõuab paljudesse ajupiirkondadesse, sealhulgas nägemistajuga seotutesse. Hiired, kel puudusid kolvikesed ja kepikesed, suutsid ometi eristada nägemistestide mustreid.
Ürgse nägemise jäänuk
Melanopsiin reageerib valgusele aeglaselt, sekundite jooksul. Kuid hiired, kel puudub melanopsiini geen ning seega ka sellega seotud rakkude valgustundlikkus, ei olnud suutelised tajuma taustvalgust, eriti päevavalges, mis viis järeldusele, et nood rakud osalevad ereduse tajumisel.
Senimaani oli pilt meie nägemistajust lihtne. Silma võrkkesta kepikesed sisaldavad sellist värvainet ehk pigmenti, mis on kõige tundlikum rohelise värvuse suhtes. Kepikesed suudavad näha ka hämaruses. Värvusi kepikesed ei erista. Värvitundlikud kolvikesed hämaruses hästi ei näe ja see seletab, miks maailm tundub meile siis pigem hall kui värviline.
Nüüd aga tuleb välja, et ereduse tajumisel mängivad oma osa ka melanopsiini sisaldavad võrkkesta rakud. Need on tundlikud sinisele värvusele ja seetõttu tegutsevad tõhusamalt koidu ning eha ajal. On selgunud, et melanopsiin vallandab rakkudes keemiliste signaalide kaskaadi, mis meenutab pigem kärbeste ja kalmaaride fotoretseptorites toimuvat kui imetajate kepikeste ja koonuste tööd. Ka sarnaneb melanopsiini geeni järjestus pigem selgrootute värvipigmentide geenide omaga kui imetajate omaga. Nõnda siis tundub melanopsiin imetajatel olevat jäänuk primitiivsest nägemis-süsteemist, mis on jäänud alles ka pärast seda, kui tekkis arenenud nägemismeel.
Valgusega on seotud paljud füsioloogilised nähtused, nagu uni, migreenivalu, aastaaegadest sõltuvad häiritused, ja neid seostatakse äsjaavastatud valgustundlike võrkkesta ganglionirakkudega. Ka õpitegevus ja mälu on parem teatud valgustingimustes. Provencio ja tema kolleegid on näidanud, et hiired, keda õpetati kartma elektrilööki pärast kindlat helitooni, õppisid selle kindlamalt ära valguses kui pimeduses. Tundub, et sellist valgustundlikku õpet suunavad siiski teada-tuntud kepikesed ja kolvikesed.
Kuid hiired, keda eri une-tsüklites valgustati, osutusid halvemateks õpilasteks kui need, kes oli rahule jäetud. Nõnda võib valgus, kui see tuleb ajal, mil keha seda ei oota, teha omajagu halba.
Katseid on hakatud tegema ka inimestega. Kui Bostoni naistehaiglas valgustati 16 vabatahtlikku 6,5 tunni jooksul kas siis sinise või rohelise valgusega, selgus, et sinist valgust saanud reageerisid kiiremini ja olid tähelepanelikumad.
Rühm valgusinsenere, neuroteadlasi ja silmaarste on koguni moodustanud Sinise Valguse Rühma. Paljud valgusdioodid kiirgavad sinist valgust ja nende laialdasem kasutamine võib tekitada terviseriske, koguni nägemiskahjustusi.
Inimesed on ikka arenenud elama loomuliku valguse tingimustes. Kas tehakse halba, kui saastatakse maailm lainepikkustega, millega inimene pole kohastunud?
