Внутрішні шари сітківки птахів змогли пережити постійне кисневе голодування, отримуючи енергію завдяки розщепленню цукру без участі кисню. Раніше вважалося, що настільки енерговитратну тканину забезпечує киснем спеціальний орган — гребінь ока, проте він виявився лише каналом для постачання глюкози та виведення продуктів розпаду з тканин. Це відкриття пояснює механізм високої гостроти зору птахів та потенційно вказує на способи захисту людського мозку від наслідків інсульту, коли постачання кисню до нервових клітин погіршується чи припиняється зовсім. Дослідження опублікували в журналі Nature.
Прискорене споживання цукру допомогло сітківці птахів працювати без кисню. Oleksandr Sushko / Unsplash
Чому для мозку брак кисню є критичним?
Нервова тканина потребує постійного постачання кисню, адже нейрони потребують великої кількості енергії й отримують її внаслідок кисневого розщеплення глюкози. У людей вже за п’ять хвилин після зупинки дихання в мозку починаються незворотні зміни: навіть якщо роботу серця вдасться відновити, людина може залишитися у вегетативному стані через масову загибель клітин. Схожі процеси відбуваються і при інсульті, коли ділянки мозку перестають отримувати кров і втрачають здатність функціонувати.
На цьому тлі науковців цікавить сітківка птахів, оскільки вона споживає велику кількість енергії, але не має ані великих кровоносних судин, ані капілярів. Декілька століть переважала думка, що кисень до ока постачає гребінь — складчаста структура з густою сіткою судин. Науковці припускали, що він компенсує відсутність капілярів у самій сітківці, які могли б розсіювати світло і знижувати чіткість зору. Проте прямих вимірювань рівня кисню в сітківці живих птахів раніше не проводили через технічну складність такого експерименту. Розібратися в цьому змогли біологи Орхуського університету в Данії.
Як птахи переживають нестачу кисню?
Дослідники виміряли рівень кисню в очах птахів зебрових діамантників (Taeniopygia guttata) і встановили, що гребінь майже не віддає кисень сітківці. Близько половини її шарів постійно перебувають у стані гіпоксії — кисневого голодування. Щоб зрозуміти, як клітини підтримують життєдіяльність, науковці використали просторову транскриптоміку — метод, який відображає активність тисяч генів у конкретних точках тканини. Аналіз показав, що у безкисневих зонах сітківки активні гени, відповідальні за отримання енергії шляхом розщеплення глюкози без участі кисню.
Гребінь в оці птахів (зліва) і конус в оці рептилій (справа) виконують подібну функцію з постачання клітин поживними речовинами. Damsgaard et al. / Nature, 2026
Оскільки такий метод у 15 разів менш ефективний за звичайне кисневе дихання, науковці припустили, що птахи компенсують це швидкістю обміну речовин. Використовуючи радіоактивно мічений цукор, дослідники побачили, що сітківка птахів поглинає глюкозу щонайменше у два з половиною рази швидше за інші тканини мозку. У цій системі гребінь ока працює не як постачальник кисню, а як транспортний вузол: він забезпечує інтенсивний приплив цукру і виводить лактат — продукт безкисневого розщеплення глюкози.
Як це допоможе при лікуванні людей?
Це відкриття демонструє, що нервова тканина здатна адаптуватися до умов, які для людини зазвичай є фатальними. Птахи виробили механізм, що дозволяє клітинам працювати в режимі постійної гіпоксії заради кращого зору.
Якщо науковці зможуть активувати схожі механізми виживання у людських нейронах або прискорити доставку поживних речовин до уражених ділянок мозку, це допоможе зберегти життєздатність тканин у критичний період після зупинки кровопостачання внаслідок інсульту й інших неврологічних порушень. Розуміння цих еволюційних рішень може лягти в основу терапії, яка захищатиме мозок пацієнтів від незворотних пошкоджень.
Що спільного в людей і птахів
🖐 Подібно до птахів, що полюють на березі, люди виявилися здатними на відстані відчувати сховані в піску предмети за змінами у тиску та текстурі.
🐦⬛️ Граки навчилися розуміти та виконувати людські команди, такі як «До мене» або «Голос», ставши першими дикими тваринами з такою навичкою.
🤲 А для колібрі людське підгодовування обернулося тим, що в них подовжилися дзьоби та змінився ареал, просунувшись у більш холодні та бідні на їжу регіони.
