Eine neue Untersuchung im Bereich der Chronobiologie hat ein lichtwahrnehmendes Molekül entdeckt, das zum Teil für die Fähigkeit unserer Augen verantwortlich ist, Tag und Nacht wahrnehmen zu können.

Wie registrieren unsere Körper Licht? Es gibt mehrere Dinge, die wir über dieses komplizierte Thema wissen. Wir wissen, dass unsere circadianen Rhythmen zum Teil von den Lichtstärken unserer Umgebung abhängen. Wir wissen, dass Nachrichten bezüglich der Lichtstärken von unseren Netzhäuten erkannt und an den suprachiasmatischen Nukleus des Gehirns weitergeleitet werden. Eine neue Untersuchung an Fruchtfliegen hat ein retinales lichtwahrnehmendes Molekül entdeckt, das vermutlich für die Wahrnehmung von Licht und Dunkelheit sehr wichtig ist.

Warum erforschen wir Fruchtfliegen?

Warum ist eine Studie über die Chronobiologie von Fruchtfliegen für Menschen von Bedeutung? Forscher aus verschiedenen Wissenschaftsbereichen haben damit begonnen, Drosophila, eine Art der Fruchtfliege, als tierisches Modell für eine Vielzahl an Forschungen zu verwenden. Während wir früher Mäuse und Ratten für den gleichen Zweck nutzen, haben Fruchtfliegen kurze Generationen, wodurch wir die Auswirkungen von Jahrzehnten des menschlichen Lebens in nur wenigen Wochen beobachten können. Zudem ist es leicht sie so zu züchten, da sie bestimmte genetische Mutationen aufweisen, was uns ermöglicht, die Funktion bestimmter Gene zu erforschen.

Auch wenn Fruchtfliegen keine Menschen sind, nutzen sie für ähnliche Aufgaben häufig die gleichen oder ähnliche Moleküle. Genetisch gleichen wir uns sogar mehr als, dass wir uns unterscheiden. Probleme, die wir bei Drosophila entdecken, treten oft auch zu irgendeinem Zeitpunkt bei Menschen auf, weshalb die Forschung mit Fruchtfliegen sowohl valide als auch wertvoll ist.

Rhodopsin und das Sehen

Das neue lichtwahrnehmende Molekül, das identifiziert wurde, ist ein Rhodopsin namens Rh7. Doch was bedeutet das für Laien? Einfach gesagt handelt es sich bei einem Rhodopsin um ein Protein in der Netzhaut, das Licht wahrnimmt. Jedes Rhodopsinmolekül enthält violette Proteine, die aufgrund von Licht schnell gelb-weißlich werden. Dies stellt einen Teil dar, wie die Augen Licht wahrnehmen.

Rh7 unterscheidet sich von anderen Arten von Augenmolekülen, wie Stäbchen und Zäpfchen, da es im Zentralhirn exprimiert wird, wo Schrittmacherneuronen den circadianen Rhythmus stellen, anstatt im Auge selbst exprimiert zu werden. Das könnte erklären, warum dieses Molekül so stark mit dem Gehirn verbunden ist. Es scheint durchaus wichtig zu sein, unabdingbar, um im schwachen Licht, das die moderne Welt häufig am Abend und nachts durchdringt, sehen zu können. Menschen, die an Nachtblindheit leiden, könnten ein defektes Rh7 haben.

Das lichtwahrnehmende Molekül, das dabei hilft, die Zeit zu stellen

Die Wissenschaftler dieser Studie haben ein Molekül in den Augen der Drosophila Fruchtfliege beleuchtet, das Cryptochrom genannt wird. Dieses Cryprochrom reagierte nur auf sehr helle Lichtstärken, obwohl Fruchtfliegen auch bei geringeren Lichtstärken biologische Reaktionen zeigten. Dies deutete darauf hin, dass hier nicht nur ein Molekül am Werke war. Bei näherer Betrachtung konnten die Wissenschaftler Rh7 identifizieren, jenes Molekül, das schwaches Licht wahrnimmt.

Cryptochrom oder dieses Rhodopsin zu verlieren hat negative Auswirkungen auf die Augen von Fruchtfliegen. Beide werden benötigt, damit das Insekt eine perfekte Sichtweite hat und damit sein circadianer Rhythmus richtig funktioniert. Es wurde jedoch deutlich, dass die Fruchtfliege eine andere Art der Sicht verlor, als ihr diese Proteine abhanden kamen. Cryptochrom, wenig überraschend, nimmt nur sehr helles Licht wahr, wobei Rh7 sehr kleine Veränderungen erfassen kann, die bei schwachem Licht auftreten. Des Weiteren scheint Rh7 einen noch größeren Einfluss auf den circadianen Rhythmus zu haben. Fruchtfliegen, bei denen dieses Protein inaktiv ist, fällt es schwerer ihre Schlaf-Wach-Zyklen zu regeln.

Die Entdeckung dieses Moleküls wirft viele interessante Fragen auf. Besitzen Menschen, die sensibler auf Lichtverschmutzung reagieren, ein hyperaktives Rh7? Wird dieses Lichtmolekül von Dingen wie der konstanten Aussetzung hellem Lichts beeinflusst? Es gibt noch Vieles, das wir über Rh7 in Erfahrung bringen müssen, doch diese Untersuchung an Fruchtfliegen scheint einen tollen Anfang darzustellen.