ترى الفئران المعدلة وراثيا طيف الألوان بأكمله

 كما تمكن الفأر الذي تم تعديله وراثيا وإضافة قطعة من الحمض النووي التي ترمز لصبغة العين البشرية من رؤية جميع الألوان التي يراها البشر

ابتكر العلماء مصفوفة رؤية لجميع ألوان قوس قزح في عيون الفأر، أضافوها إلى خليط الألوان الرديء الذي شكل عالم رؤية الألوان عند الفئران حتى الآن، والذي يتضمن ظلال الأصفر والأزرق والرمادي. لقد فعلوا ذلك ببساطة عن طريق إدخال جزء من الحمض النووي الذي يرمز لصبغة العين البشرية في جينوم الفأر.
توضح هذه النتائج مرونة دماغ الثدييات وقدرته على تفسير الإشارات التي لا يواجهها عادة. يشير هذا أيضًا إلى أن طفرة جينية واحدة ربما تسببت في إضافة اللونين الأحمر والأخضر إلى نظام رؤية الألوان لدى أسلافنا منذ عشرات الملايين من السنين.
قام جيرالد جاكوبس - من جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا - وزملاؤه بهندسة فئران وراثية لتحمل جينًا ينتج صبغة بشرية في عيونها، بالإضافة إلى أصباغ الفئران الطبيعية. وأظهر الباحثون أن إدخال الجين أعطى الفئران القدرة على رؤية الألوان التي لم ترها من قبل (والتي لا تملك الفئران عادة القدرة على رؤيتها).
يقول ديفيد ويليامز، اختصاصي العيون في جامعة روتشستر في ولاية نيويورك: "إن العواقب وخيمة". "إنه لأمر مدهش أن نعتقد أن الجهاز العصبي في الفأر قد تطور وتكيف لمعالجة الإشارات والمعلومات الجديدة."
شبكية العين هي النسيج الذي يستقبل الضوء في العين ويترجم الإشارات إلى نبضات عصبية يتم إرسالها إلى الدماغ. تتكون شبكية العين جزئيًا من نوعين من الخلايا المستقبلة للضوء - خلايا الرؤية الليلية وهي حساسة للغاية ولكنها ليست دقيقة ولا تستشعر اختلافات اللون، وخلايا الرؤية النهارية التي تتطلب مزيدًا من الضوء لتنشط ولكنها ترى بدقة وترى الألوان. أصبحت رؤية الألوان لدى البشر ممكنة بفضل حقيقة أن هناك ثلاثة أنواع مختلفة من خلايا الرؤية النهارية - بعضها حساس للضوء الأحمر، والبعض الآخر للأخضر، والبعض الآخر للأزرق. ينشأ الإحساس بجميع الألوان الأخرى من تنشيط مجموعات مختلفة من هذه الأنواع الثلاثة من خلايا الرؤية النهارية.
تمتلك معظم الثدييات خلايا رؤية نهارية ذات لونين فقط، أي نوعين فقط من الصبغات الضوئية، وبالتالي لا يمكنها رؤية اللون الأحمر وقليلًا من اللون الأخضر. وهذا يعني أنهم يرون العالم بظلال من اللونين الأصفر والأزرق. يتم تشفير نوعي الصبغات الضوئية في شبكية العين بواسطة جينين، أحدهما يقع على الكروموسوم X، والجين الآخر يقع على كروموسوم جسمي (وهو ليس كروموسوم جنسي). ومع ذلك، فإن العديد من الرئيسيات، بما في ذلك البشر، لديهم صباغ ضوئي ثالث، مشفر بواسطة جين ثانٍ موجود على الكروموسوم X. يسمح وجود الصباغ الضوئي الثالث برؤية ألوان أوسع بكثير.
عند دراسة تطور اللون، أو الرؤية ثلاثية الألوان، يلجأ معظم العلماء إلى قرود العالم الجديد، التي تمتلك مجموعة وراثية متوسطة، بين نظام ثنائي الصبغ ونظام ثلاثي الصبغ. لدى قرود العالم الجديد جين واحد فقط للتصبغ الضوئي على الكروموسوم X، ولكن هناك إصدارات مختلفة من هذا الجين، المسؤول عن إنتاج أصباغ مختلفة (هذه الإصدارات هي أليلات مختلفة لنفس الجين). ونتيجة لذلك، يمكن لأنثى العصافير، التي تحمل اثنين من الكروموسومات X، أن تحمل نوعين من جينات الصبغ الضوئي، وبالتالي تحتوي على ثلاثة أنواع من الصبغات في عيونها.
من المحتمل أنه منذ ملايين السنين، أدت طفرة واحدة إلى إنشاء نسختين من جين الصباغ الضوئي الموجود على الكروموسوم X. ويقول جيريمي إن هذا الحدث ربما مهد الطريق للرؤية ثلاثية الألوان لدى كل من الذكور والإناث في أحفادهم من الرئيسيات. ناثانز، العالم الذي شارك في دراسة الفئران
ولكن هل كل ما نحتاجه هو صبغ ضوئي إضافي لتطوير الرؤية ثلاثية الألوان؟ أم أن مراقبة العالم بكل ألوانه تتطلب "قوة معالجة دماغية" إضافية؟
لفحص هذا السؤال، ابتكر جاكوبس وزملاؤه فأرًا مُعدلًا وراثيًا يحاكي بشكل فعال النظام البصري لقرود العالم الجديد.
قام فريق الباحثين بهندسة فئران أنثى حيث يحمل كروموسوم X واحد جين الصباغ الضوئي الطبيعي بينما يحمل كروموسوم X الآخر الجين البشري للصباغ. مثل إناث قرود العالم الجديد، تنتج هذه الفئران المعدلة وراثيا ثلاثة أنواع من الأصباغ الضوئية، كما أفاد فريق الباحثين في مجلة ساينس.
وقد أظهرت الدراسات السابقة أن هذه الأصباغ الضوئية قادرة على الاستجابة للضوء. ومع ذلك، هل يمكن للفئران استخدامها لرؤية ألوان إضافية - يبقى هذا السؤال دون إجابة. ولاختبار ذلك، أجرى الباحثون نوعًا من اختبار عمى الألوان على الفئران.
لقد قدموا للفئران ثلاث لوحات دائرية، كل منها مضاءة بالضوء بطول موجي مختلف في نطاق 500-600 نانومتر - وهذا هو نفس نطاق الطيف البصري الذي نراه باللون الأخضر والأصفر والأحمر. في كل تجربة، تمت إضاءة إحدى اللوحات بشكل مختلف عن اللوحتين الأخريين؛ النقر على لوحة مختلفة ينتج حليب الصويا كمكافأة للماوس.
تمكنت معظم الفئران المعدلة وراثيا من معرفة الفرق بسهولة عندما اختلفت الأضواء بأكثر من 10 نانومتر: ثلاثة من كل خمسة منهم ضغطوا على اللوحة الصحيحة بأنفهم أو بمخالبهم في 80% من التجارب العشرة آلاف. أما بالنسبة للفأرين الآخرين المعدلين وراثيا، اللذين لم يحققا نتائج جيدة في الاختبارات، يتوقع الباحثون أن مزيج الأصباغ الضوئية الثلاثة في عيونهم لم يكن ناجحا.
معنى النتائج هو أن دماغ الفئران بلا شك قادر على معالجة وفك تشفير التدفق الجديد من المعلومات التي تأتي عبر العيون. يقول ويليامز: "هذا دليل جميل على أن المعالجة المعقدة نسبيًا للمعلومات يمكن أن تنتج عن تغيير واحد في الجزء الأمامي من النظام البصري".
وتشير النتائج أيضًا إلى أن النوع الصحيح من الأصباغ الضوئية قد يكون هو كل ما يحتاجه البشر لتطوير رؤية ليلية تشبه البومة، أو ليكونوا قادرين على الرؤية بألوان الأشعة فوق البنفسجية. تجدر الإشارة إلى أن بعض الثعابين ترى أيضًا الأشعة تحت الحمراء، لذا فهي ترى الحرارة بالفعل (تغيرات درجة الحرارة). هذه الصفة غير موجودة في الثدييات، فهل وراثة هذه الصفات تتم بتغير جيني واحد؟ الوقت سوف اقول.
معلومات إضافية لهذه المقالة مأخوذة من خطاب البروفيسور مايكل بلكين، معهد أبحاث العيون، مستشفى شيبا.

لمقالة حول هذا الموضوع في الطبيعة