Mitocondriile – microlentile optice veritabile

Mitocondriile sunt cunoscute cel mai bine ca organite celulare producatoare de energie chimica, care este inmagazinata in moleculele de ATP la toate speciile eucariote.

Cu toate acestea, mitocondriile au un rol mult mai larg decat cel de producere a energiei in celula si joaca roluri esentiale intr-o serie de procese.

De la controlul destinului celular prin moartea celulara programata (apoptoza) si de la morfogeneza tesuturilor si reglarea anti-tumorigenica pana la reglarea expresiei genelor (prin modularea concentratiilor de metaboliti cum ar fi AMP-adenozin monofosfat ciclic).

Datorita naturii ancestrale ca endosimbiont, mitocondriile sunt extrem de active in interiorul celulelor si chiar sunt descrise ca prezentand comportamente sociale, indicand niveluri ridicate de procesare complexa a informatiilor.

Astfel, sociabilitatea mitocondriilor determina rezultatele comportamentale si functionale in interiorul tesuturilor si intre acestea, influentand toate aspectele sanatatii si vitalitatii.

Un exemplu deosebit de important in acest sens este efectul direct al retelelor intercelulare mitocondriale la nivelul creierului, care au efecte directe in reglarea comportamentului si a cognitiei.

Mitocondriile – rezonatoare optice

In urma mai multor cercetari in biofizica celulara, unul dintre rolurile functionale propuse de oamenii de stiinta pentru mitocondriile din interiorul celulei este generarea de lumina coerenta (bio-lasing). Fotonii coerenti se canalizeaza, oferind mitocondriilor proprietati de rezonatoare optice (ghiduri de unda in interiorul celulelor si intre acestea).

Recent, un studiu publicat in revista „Science Advances” a observat si caracterizat in mod direct astfel de functii de ghidare a luminii de catre mitocondriile celulare, aratand calea catre verificarea unui postulat cheie in cercetarea asupra mitocondriilor si a biofizicii celulei.

De asemenea, interferenta coerenta a surselor citoplasmatice va avea ca rezultat procesarea informatiei holografice. Modelele de interferenta holografica pot fi stocate in straturile duble de fosfat ale membranelor pe perioade scurte de timp sau pot fi conectate in microtubuli si filamente de actina.

In cadrul acestui nou studiu s-a constatat ca mitocondriile din fotoreceptorii retinei au un rol dublu. Primul este de a genera energie pentru energie – proces intens de foto-transductie (trimitere a semnalelor electrice generate de fotoni catre creier).

In plus, acestea au si un rol de procesare optica directa, functionand ca veritabile microlentile optice.

In cadrul cercetarilor anterioare, pozitionarea mitocondriilor in conurile celulelor fotoreceptoare a fost derutanta, deoarece acestea formau manunchiuri stranse peste centri fotoreceptiei, care pareau sa imprastie si sa blocheze fotonii care intrau.

Cu toate acestea, departe de a imprastia lumina, studiul a observat direct fasciculele mitocondriale care actioneaza de fapt ca niste ghiduri de unda optice, concentrand lumina si facilitand transportul acesteia catre segmentele fotoreceptoare ale celulelor conice ale retinei.

In prima imagine de mai jos este reprezentata schematic o celula fotoreceptoare conica a retinei. Se poate observa locatia aproximativa a fasciculelor mitocondriale peste segmentul exterior, unde are loc fotoreceptia si transductia. A doua imagine este o imagine live la microscop a mitocondriilor, fiecare fotoreceptor putand avea propria microlentila derivata din mitocondrii.

Implicatii imediate ale studiului

Studiul este o confirmare ferma a proprietatilor optice ale mitocondriilor si a rolului lor in canalizarea si directionarea luminii in capacitati functionale extrem de controlate, care se comporta ca ghiduri de unda optice pentru emisia coerenta de lumina stimulata in interiorul celulei.

Vor fi necesare experimente si cercetari suplimentare pentru a stabili daca acest rol optic al mitocondriilor apare si in alte tipuri de tesut dincolo de celulele retinei.

Cu toate acestea, cercetarea de fata deschide noi perspective asupra rolului optic al mitocondriilor si va avea implicatii clinice imediate, deoarece vor putea fi identificate deficitele specifice mitocondriilor in optica fotoreceptorilor, care determina patologii degenerative maculare si boli retiniene.

Urmariti acest site – curiozitati stiinta – pentru a afla si alte lucruri noi si interesante despre universul in care traim!

---

Sursa: science.org, resonancescience.org, sciencedirect.com.

---

Acest articol a fost sustinut de cititori ca tine.

Misiunea noastra este sa oferim publicului stiri precise si captivante despre stiinta. Aceasta misiune nu a fost niciodata mai importanta decat este astazi.

Nu putem face, insa, acest lucru fara tine.

Sprijinul tau ne permite sa pastram continutul acestui blog gratuit si accesibil. Investeste in jurnalismul stiintific donand chiar astazi.