Kelenjar pineal - yang mengatur siklus tidur dan bangun - tampaknya telah berevolusi sebagai cara tidak langsung untuk memperbaiki penglihatan, dengan menjaga senyawa beracun jauh dari mata, menurut teori baru oleh peneliti di Institut Nasional Kesehatan Anak dan Pembangunan Manusia di Institut Kesehatan Nasional .
Teori ini memiliki implikasi untuk memahami degenerasi makula, suatu kondisi yang menyebabkan kehilangan penglihatan pada orang usia 60 dan lebih tua.
Teori ini dijelaskan dalam Journal Agustus Irama Biologi dan merupakan karya David Klein, Ph.D., Kepala Bagian NICHD pada Neuroendocrinology. Dr Klein studi melatonin, hormon pineal yang mengatur siklus tidur dan bangun.
"Teori Dr Klein memperluas pemahaman kita tentang kelenjar pineal sebagai sebuah faktor yang mengendalikan ritme tubuh sehari-hari," kata Duane Alexander, MD, Direktur Institut Nasional Kesehatan Anak dan Pengembangan Manusia. "Teori baru Klein mengingatkan kita tentang asal-usul evolusi umum dari sel-sel di kelenjar pineal dan retina dan memaksa kita untuk melihat salah satu enzim yang digunakan untuk membuat melatonin dari perspektif baru -. Sebagai sistem detoksifikasi pada retina"
Secara singkat, teori menyatakan bahwa melatonin pertama adalah di sebuah jenis sampah seluler, sebuah produk dibuat dalam sel-sel normal mata ketika zat beracun yang diberikan tidak berbahaya. Sekitar 500 juta tahun lalu, namun, nenek moyang dari hewan saat ini menjadi tergantung pada melatonin sebagai sinyal kegelapan. Sebagai kebutuhan untuk jumlah yang lebih besar melatonin tumbuh, kelenjar pineal dikembangkan sebagai struktur yang terpisah dari mata, untuk menjaga zat-zat beracun yang diperlukan untuk membuat melatonin jauh dari jaringan mata yang sensitif.
Untuk pandangan menjadi mungkin, Dr Klein menjelaskan, suatu bentuk vitamin A (juga disebut retinaldehid) kimia harus melampirkan sendiri ke rhodopsin, protein yang ditemukan dalam sel-sel mendeteksi cahaya dari retina (fotoreseptor). Ketika terkena cahaya, kombinasi retinaldehid-rodopsin mengalami perubahan fisik yang memulai serangkaian reaksi kimia. Reaksi ini pada akhirnya menghasilkan sinyal listrik yang bergerak ke otak, membuat visi mungkin.
Ini adalah peristiwa satu kali untuk setiap kombinasi retina-rhodopsin. Dalam proses ini, cahaya juga membuat retinaldehid tidak aktif dan membebaskan dari rhodopsin. Para retinaldehid, bebas aktif ini kemudian didaur ulang dalam retina ke bentuk aktif, sehingga lagi dapat berpartisipasi dalam deteksi cahaya.
Namun, masalah muncul selama proses daur ulang: Ketika retinaldehid tidak terikat pada rhodopsin, dapat menggabungkan dengan zat yang dikenal sebagai arylalkylamines. Klein telah menemukan bahwa satu molekul dari arylalkylamine dapat menggabungkan dengan dua molekul retinaldehid untuk membentuk substansi yang dikenal sebagai arylalkylamine bis-retina. Setelah ini terjadi, molekul retinaldehid tidak bisa lagi digunakan untuk mendeteksi cahaya, Dr Klein mengatakan. Arylalkylamines berpotensi berbahaya karena mereka dapat merusak banyak bahan kimia dalam sel. Beberapa arylalkylamines dihasilkan secara alami. Ini termasuk tyramine, tryptamine, phenylethylamine, dan serotonin. Selain itu, Dr Klein berteori bahwa arylalkyamines beracun lainnya juga hadir di lingkungan awal dalam evolusi.
Sekitar 500 juta tahun lalu, hewan memperoleh kemampuan untuk membuat enzim yang dikenal sebagai arylalkylamine N-asetiltransferase (AANAT). Awal tahun ini, Dr Klein dan rekan-rekannya mempresentasikan bukti bahwa sel-sel hewan mungkin memiliki kemampuan ini diperoleh dengan memasukkan DNA bakteri ke dalam DNA mereka sendiri. Sebuah rilis menggambarkan temuan sebelumnya muncul di http://www.nichd.nih.gov/new/releases/genes.cfm .
AANAT kimia mengubah arylalkylamines untuk mencegah mereka dari menggabungkan dengan retinaldehid. AANAT mengubah serotonin dengan mengubah ke sebuah senyawa yang dikenal sebagai N-acetylserotonin. Namun, N-acetylserotonin masih racun bagi sel-sel retina, meskipun kurang begitu daripada yang serotonin. Sebuah enzim kedua, hydroxyindole-O-methyltransferase (HIOMT) lebih jauh berubah N-acetylserotonin, mengubahnya menjadi melatonin, yang relatif tidak berbahaya untuk mata. Dalam kertas sebelumnya, Dr Klein dan rekan-rekan kerjanya juga memberikan bukti bahwa, seperti AANAT, HIOMT berasal dari bakteri. Ia percaya bahwa enzim ini - yang keduanya penting untuk sintesis melatonin - diperoleh dengan mata leluhur untuk meningkatkan sensitivitas terhadap cahaya. Enzim mungkin diperoleh sebelum evolusi dari kelenjar pineal.