چگونه سرخ‌تر از سرخ را ببینیم؟

[mallarme]

هنگامی که باب مارلی ---- «من سرخ‌تر از سرخم» را می‌خواند، احتمالا تصورش را هم نمی‌کرد که روزی برسد که شیمی‌دان‌ها این تصور را به واقعیت بدل کنند. ولی پژوهش‌گران توانسته‌اند یک قدم به این رویا نزدیک‌تر شوند و یکی از رنگ‌دانه‌های حسگر رنگ در چشم انسان را به نحوی تغییر دهند تا طول موج‌هایی بلندتر از آن‌چه می‌توانیم ببینیم را جذب کند.


به گزارش نیچر، بابک برهان که رهبری این تحقیق را بر عهده داشته، می‌گوید: «ما انتظار نداشتیم که بتوانیم سرخ‌تر از سرخ را ببینیم». او یکی از شیمی‌دان‌های دانشگاه ایالتی میشیگان در ایست لنسینگ است.



این دستاورد فوق سرخ محصول آزمایش‌هایی بود که برای فهم دقیق این موضوع ترتیب داده شده بودند که چگونه رنگ‌دانه‌های حسگر رنگ در چشمان ما، رنگمایه‌های متفاوت را تشخیص می‌دهند. اعضای گروه به این منظور رودوپسین را هدف گرفتند، رنگ‌دانه‌ای که در سلول‌های گیرنده نور شبکیه یافت می‌شود.



یک مولکول رودوپسین از پروتئین‌هایی به نام اوپسین و بک کروموفور (بخشی از مولکول که مسئول جذب طول موج‌های متفاوت نور است) تشکیل شده است. این دو بخش در ترکیب با هم، نور را به سیگنال‌هایی برای رنگ‌های مختلف تبدیل می‌کنند، که سپس به مغز فرستاده شده و تفسیر می‌شوند. در چشم، یک کروموفور به نام رتینال به طول موج‌های مرئی نور واکنش می‌دهد، از قرمز با طول موج تقریبی 560 نانومتر تا آبی با طول موج 420 نانومتر.


برهان می‌گوید: «سوال این بود: چطور می‌توانیم همه این رنگ‌ها را فقط با استفاده از یک مولکول ببینیم، یعنی با کروموفور؟»


پروتئین‌های متصل به کروموفور به نحوی طیفی از نور را که این مولکول می‌تواند جذب کند، کنترل می‌کنند؛ از قرمز به سبز و درنهایت آبی؛ ولی هیچ کس دقیقا نمی‌داند که آنها چگونه این توانایی جذب را تنظیم می‌کنند. دانشمندان نظریه‌ای را ارائه دادند که به موجب آن، درجه رنگی که کروموفور دریافت می‌کند به واسطه چیزی بیش از تنها یک واکنش تغییر می‌کند، مثلا تغییر شکل مجموعه کروموفور- پروتئین و یک تغییر در موقعیت بارهای الکتریکی در مولکول پروتئین.
توماس سکمار، زیست‌شیمیدان دانشگاه راکفلر نیویورک می‌گوید:



«پیش از این چنین فکر می‌کردیم که برای رسیدن به یک انتقال سرخ به اعمال مجموعه‌ای از عوامل نیاز است، مانند یک مسابقه بزرگ طناب‌کشی که در آن، همه شرکت کنندگان طناب را در یک جهت می‌کشند». ولی اکنون کار برهان نشان می‌دهد که تنها یک عامل برای تغییر حساسیت کروموفور به نور لازم است.

سرخی زندگی
گروه برهان در سازه‌ای تولید شده از رتینال و یک پروتئین جایگزین اوپسین، آمینواسیدها را دستکاری کردند تا دریابند که کدام واکنش‌ها بیشترین تاثیر را بر کروموفور در قابلیت جذب طول موج‌های متفاوت نور داشتند.
برخی از آمینواسیدها حامل بارهای الکتریکی هستند، باری که عموما مثبت است و در یک نقطه در مولکول جمع شده است. ولی گروه توانست این بارهای مثبت را توزیع یا «تار» کند و با تغییر امینواسیدها در پروتئین، به طور یکنواخت در کل سازه پخش کند. و این رنگدانه مهندسی شده، طول موج خیلی «سرخ‌تری» (644 نانومتر) به نسبت چیزی که یک رودوسپین معمولی حسگر رنگ سرخ می‌توانست «ببیند»، جذب کرد.


سکمار می‌گوید: «نکته جالب توجه این است که آنها کروموفور را به هیچ وجه وادار به تغییر شکل نکردند؛ آنها نشان دادن که شما صرفا با خنثی کردن بارهای مثبت می‌توانید یک انتقال سرخ داشته باشید. من فکر می‌کنم که آنها اکنون می‌خواهند که رنگدانه‌های جدیدی بر مبنای این کار مهندسی شوند. برای من، این تعریف یک مقاله «باحال» است؛ مردم از آن استفاده خواهند کرد».


برای برهان اما، هنوز یک بخش از جزئیات، کشف نشده باقی مانده است: زندگی با گیرنده‌های نور که بتوانند طول موج‌های تا 644 نانومتر را جذب کنند، به چه شکلی دیده خواهد شد. او می‌گوید: «گمان من این است که ما خیلی وارد محدوده قرمز شده‌ایم، ولی نه ان قدر که بتوانیم نشانه‌های حرارت را ببینیم».