Бактериите съхраняват спомени и ги предават на поколенията

Според ново изследване едноклетъчен организъм без мозък или нервна система може да формира спомени и да ги предава на бъдещите поколения.

Вездесъщата бактерия Escherichia coli е една от най-изследваните форми на живот на Земята, но учените продължават да откриват неочаквани начини за нейното оцеляване и разпространение.

Изследователи от Тексаския университет и Университета на Делауеър сега са открили потенциална система за памет, която позволява на E. coli да "помни" минали преживявания в продължение на няколко часа и поколения след това.

Екипът твърди, че доколкото им е известно, този вид бактериална памет не е откриван досега.

Очевидно е, че паметта, която учените обсъждат в този случай, не е същата като съзнателната човешка памет.

Вместо това феноменът на бактериалната памет описва как информацията от минали преживявания влияе върху вземането на настоящи решения.

"Бактериите нямат мозък, но могат да събират информация от околната среда и ако често са се сблъсквали с нея, те започват да съхраняват тази информация и по-късно я достъпват бързо за своя полза", обяснява водещият изследовател молекулярен биолог Сувик Бхатачария от UT.

Констатациите на Бхатачария и екипа му се основават на наблюдения на над 10 000 бактериални "рояци".

При тези експерименти се проверява дали клетките на E. coli върху една плака ще се нароят в една мигрираща маса, която се движи с един и същ „двигател“. Подобно поведение обикновено показва, че клетките се обединяват, за да търсят ефективно подходяща среда.

От друга страна, когато клетките на E. coli се събират в лепкав биофилм, те се опитват да колонизират хранителна повърхност.

При първоначалните експерименти изследователите излагат клетките на E. coli на няколко различни фактора на околната среда, за да видят кои условия предизвикват роенето най-бързо.

В крайна сметка екипът установява, че вътреклетъчното желязо е най-силният предсказващ фактор за това дали бактериите се придвижват или остават.

Ниските нива на желязото са свързани с по-бързо и по-ефективно роене, докато по-високите нива водят до по-улегнал начин на живот.

Сред клетките E. coli от първо поколение подобна реакция е изглеждала интуитивна. Но след като са преживели само едно роене, клетките, които са имали ниски нива на желязо по-късно в живота си, са били още по-бързи и по-ефективни в роенето, отколкото преди.

Нещо повече, тази "желязна" памет се предавала на поне четири последователни поколения дъщерни клетки, които се образуват от разделянето на майчината клетка на две нови.

До седмото поколение дъщерни клетки тази желязна памет се губи по естествен път - въпреки че може да бъде възстановена, ако учените я подсилят изкуствено.

Авторите на изследването все още не са идентифицирали молекулярния механизъм, който стои зад потенциалната система за памет или нейната унаследяемост, но силната връзка между вътреклетъчното желязо и роевото поведение между поколенията предполага, че е налице някакво ниво на устойчива обусловеност.

Макар да е известно, че епигенетиката играе роля в предаването на "запомнени" биологични настройки през поколенията на E. coli чрез регулиране на настройките за "включване" и "изключване" на специфични гени, изследователите смятат, че кратката продължителност на наследствеността означава, че тук това не е основният механизъм.

Желязото е свързано с множество реакции на стрес при бактериите. Формирането на система за памет между поколенията около него има еволюционен смисъл.

Системата за памет, базирана на желязо, може да помогне на E. coli да се адаптира към лоши условия на околната среда или антибиотици.

Една-единствена клетка на E. coli може да се удвои в рамките на половин час, така че способността за предаване на такава памет на дъщерни клетки вероятно също е полезна в бавно променяща се среда.

"Преди да има кислород в земната атмосфера, ранният клетъчен живот е използвал желязо за много клетъчни процеси", казва Бхатачария.

"Желязото е от решаващо значение не само за възникването на живота на Земята, но и за еволюцията на живота. Логично е клетките да го използват по този начин."

"В крайна сметка колкото повече знаем за поведението на бактериите, толкова по-лесно е да се борим с тях”, заключава Бхатачария.

Изследването е публикувано в PNAS.

Източник: Obekti.bg