Від слизових амеб до будівельних блоків нашого тіла — згідно з новим дослідженням, окремі клітини здатні до складного типу навчання, яке зазвичай асоціюється з цілими нервовими системами.
“Це відкриття відкриває перед нами нову захопливу загадку: як клітини без мозку справляються з чимось настільки складним?” — зазначає біолог Джеремі Гунавардена з Гарвардської медичної школи.
Розглянута форма навчання, яку називають звиканням, виникає тоді, коли відповідь на нейтральний стимул зменшується з часом при його повторенні. Це пояснює, чому дикі тварини можуть звикати до присутності людей або чому незвичний запах у кімнаті з часом стає менш помітним.
Нейробіолог Ліна Еккерт із Інституту Макса Планка разом із колегами використовувала комп’ютерне моделювання для швидкого тестування молекулярних мереж у клітинах ссавців і одноклітинних організмах — інфузоріях. Вони виявили чотири молекулярні мережі, кожна з яких мала подвійну систему реакцій: одна реакція зникала значно повільніше, ніж інша.
Ця здатність до варіативних реакцій на подразник визначає звикання. Реакції, що зникають повільніше, можуть блокувати короткострокову реакцію на стимул, ефективно привчаючи клітину до нього. Коли повільна реакція зникає, швидка реакція відновлюється, і реакції повертаються до початкової інтенсивності.
“Ми вважаємо, що це може бути форма ‘пам’яті’ на клітинному рівні, яка дозволяє клітинам одночасно реагувати миттєво та впливати на майбутню реакцію,” пояснює біолог Роза Мартінез із Центру геномного регулювання.
Дослідники поки що не підтвердили свої висновки на живих клітинах, але звикання вже було продемонстроване у одноклітинної інфузорії Stentor coeruleus.
“Наш підхід може допомогти визначити, які експерименти найімовірніше дадуть цінні результати, заощаджуючи час і ресурси та ведучи до нових відкриттів,” зазначає Мартінез.
Якщо їхні результати підтвердяться і виявлені молекулярні мережі дійсно діятимуть як форма клітинної пам’яті, розуміння цього механізму може допомогти запобігти звиканню імунної системи до ракових клітин.
“Це схоже на ілюзію,” пояснює Гунавардена. “Якби ми знали, як ці помилкові уявлення кодуються в імунних клітинах, ми могли б їх перепрограмувати, щоб імунна система правильно сприймала оточення, виявляла пухлини як злоякісні та починала з ними боротися. Це лише фантазія зараз, але напрямок досліджень мені здається дуже перспективним.”
Це не єдиний тип навчання, нещодавно відкритий у клітинах. Інша команда виявила, що клітини також можуть навчатися через повторення.
“Питання про навчання поза межами організмів із мозком викликає суперечки, які, з історичної перспективи, здаються не стільки науковими, скільки ідеологічними,” зазначають Еккерт та її команда.
“Оскільки одноклітинний організм має вирішувати ті самі проблеми виживання, що й будь-який інший організм… здається логічним, що еволюція надала йому елементарні форми навчання, схожі на ті, що використовують тварини.”
Це дослідження було опубліковано в журналі Current Biology.
