Вот, например, хищные птиц: они должны заметить свой обед с большого расстояния и камнем упасть на движущуюся мишень с быстротой молнии. А еще есть совы, которые чрезвычайно проворны в добывании пищи даже самыми темными ночами. Одни птицы обладают способностью воспринимать ультрафиолетовое излучение, другие – инфракрасное, а некоторые даже ориентируются по магнитному полю Земли.

Большая часть заслуг в том, что у птиц такое острое зрение, принадлежит удивительной сетчатке, которая развивается из мозга, что формально делает ее компонентом центральной нервной системы. Действительно, сетчатка птиц гораздо сложнее по структуре и составу, чем сетчатка человека, и содержит гораздо больше фоторецепторов – палочек и колбочек, определяющих свет и цвет, соответственно.

Хотя ученые все больше и больше узнают о сетчатке птиц, многие вопросы остаются открытыми. Группа Торстена Бурместера (Thorsten Burmester) из Гамбургского университета (University of Hamburg) решила выяснить, как такая высокопродуктивная сетчатка может поддерживать себя, если в птичьем глазе очень мало капилляров, доставляющих ей кислород. В конце концов, должна же она, так сказать, «дышать»…

«Зрительный процесс в глазе позвоночных требует большого количества метаболической энергии и, значит, кислорода», - пишут ученые в своей статье в журнале Journal of Biological Chemistry. «Обеспечение кислородом сетчатки птиц – сложная задача, потому что у птиц большие глаза, толстая сетчатка и высокий уровень метаболизма, но в сетчатке нет ни глубоких, ни поверхностных капилляров».

Чтобы ответить на этот вопрос, группа Бурместера детально изучила белок, который, как они установили, в большом количестве присутствует в фоторецепторных клетках птичьего глаза – и только птичьего глаза. Они назвали этот белок глобином Е («Е», конечно, сокращение от «eye»).

Используя ряд методик, исследователи установили, что глобин Е ответственен за хранение и доставку кислорода к сетчатке.

Это открытие интересно по ряду причин

Во-первых, оно помогает объяснить эволюция птиц, приведшую к таким большим глазам, относительно их массы тела, без густой сети глазных капилляров, доставляющих кровь. (У некоторых сов, например, глаза больше, чем у человека).

«Точное происхождение глобина Е в определенной степени остается загадкой», - поясняет Бурместер. «Ясно, что он эволюционировал из какого-то типа глобина, но у него нет явных родственников вне класса птиц».

Считается, что все белки-глобины имеют общего предка, и самые известные представители этого семейства – миоглобин и гемоглобин. Миоглобин отвечает за хранение кислорода и его высвобождение в сердечной мышце и волокнах скелетной мускулатуры. Гемоглобин транспортирует кислород из легких к другим частям тела, находясь в эритроцитах.

«Эволюция глаз птиц шла в направлении создания системы, подобной нашему сердцу, которое использует миоглобин для хранения и выделения кислорода, чтобы поддерживать дыхание и использовать энергию при сокращении мышц. Кислород и энергия необходимы глазу для генерирования нервных сигналов», - объясняет Бурместер.

Во-вторых, открытие ставит крест на более ранней гипотезе, предполагавшей, что средством доставки кислорода в глаз птицы может быть другая молекула – белок нейроглобин. Нейроглобин, как известно, доставляет кислород к ткани мозга, поэтому такое предположение было вполне оправдано. Но, как оказалось, в образцах сетчатки цыплят в экспериментах Бурместера матричной РНК глобина Е было в 100 раз больше, чем мРНК нейроглобина. Вероятно, в глазе птиц нейроглобин выполняет другую, пока еще не установленную, функцию.

И, наконец, в-третьих, белок глобин Е - еще одна интересная иллюстрация конвергентной эволюции «миоглобинподобных» молекул. Среди организмов, имеющих белки с аналогичными функциями, - соя, которой нужен ее леггемоглобин, чтобы доставлять кислород почвенным бактериям Rhizobium, колонизирующим ее корневые клубеньки, и морской червь Cerebratulus lacteus, которому необходим его мини-гемоглобин для поддержания в оксигенированном состоянии мозга и нервов, когда в поисках моллюсков он глубоко зарывается в морское дно, где уровни кислорода низки.