De eerste ogenblikken van lichtinval op filmpje vastgelegd

Met behulp van ultrasnelle lichtpulsen heeft een internationale groep scheikundigen een filmpje weten op te nemen van de gebeurtenissen die zich afspelen vlak nadat er licht op ons netvlies is gevallen. Ze wisten de omzetting van het lichtgevoelige pigment retinal bijna tot op de femtoseconde in beeld te brengen en konden bovendien laten zien dat dit keurig geschiedt volgens een eerder opgestelde theorie. Dat is opvallend, omdat deze theorie was uitgegaan van afzonderlijke moleculen in een gas, terwijl het ‘echte’ retinal zich middenin een eiwit bevindt. Het laat zien dat dit eiwit blijkbaar een ideale vorm heeft gevonden om voor ons het zien mogelijk te maken (Nature, 23 september).

Al bijna vijftig jaar weten we dat licht dat op het netvlies valt een chemische reactie teweegbrengt waarbij er een knik ontstaat in het langgerekte retinal, een molecuul dat verwant is aan het caroteen dat kleur geeft aan worteltjes. Die reactie is niet alleen erg efficiënt – maar één op de drie invallende fotonen gaat verloren – maar ook razendsnel: het product is binnen tweetiende picoseconde (een miljoenste van een miljoenste seconde) al volledig gevormd. Door het retinal met steeds snellere lasers te beschieten en te volgen welke kleuren licht er worden geabsorbeerd of juist uitgezonden, was duidelijk geworden hoe het molecuul in zo korte tijd van gedaante verandert. Toch bleven de allereerste ogenblikken aan het zicht onttrokken. Het valt niet mee om een zo snelle chemische reactie te onderzoeken: de gebruikte laserpulsen moeten sneller zijn dan het proces dat ze in beeld brengen (anders is de foto ‘bewogen’) en bovendien dienen de laserpulsen een breed golflengtegebied te beslaan (van zichtbaar tot infrarood) om niets te missen.

Het is dan ook in de eerste plaats een experimentele triomf die Dario Polli en zijn collega’s hebben behaald. Zij wisten als eersten aan te tonen dat het theoretisch meest waarschijnlijke reactieverloop daadwerkelijk optreedt, en ook hoe minuscule vormveranderingen in het molecuul de efficiënte overgang van het oorspronkelijke retinal naar het product mogelijk maken. Een mogelijk vervolgonderzoek zou aan het licht kunnen brengen welke rol het eiwit in dit proces speelt.

Rob van den Berg