Даже у инфузорий есть память

Биологи из Гарвардского университета повторили один из противоречивых экспериментов столетней давности и доказали, что некоторые инфузории могут запоминать информацию и учитывать ее в своей дальнейшей жизнедеятельности. Их выводы опубликовал научный журнал Current Biology.

"Эти организмы сначала делают одну простую вещь, однако, если их стимулировать достаточно долго, они "решают" переключиться на другую стратегию поведения. У этих инфузорий нет мозга, однако в их клетках существует какой-то механизм, позволяющий им "менять мнение" через некоторое время", - прокомментировал исследование один из его авторов, математик и биолог из Гарварда Джереми Гунавардена.

Более века назад американский зоолог Герберт Спенсер Дженнингс выяснил, что у одноклеточных организмов из числа ресничных инфузорий, которые принадлежат к виду Stentor roeselii, есть своеобразная память. Они могут использовать ее для того, чтобы совершать сложные действия.

Дженнингс пришел к такому выводу, пытаясь "накормить" трубачей частицами кармина, едкой красной краской, которая вызывает у тех раздражение. Изначально инфузории сдвигали в сторону свое тело, пытаясь избежать контакта с кармином и не дать краске попасть в окрестности волосков на поверхности их клетки, которые непрерывно захватывают кусочки пищи и транспортируют их внутрь.

Если этого не удавалось сделать, трубачи меняли стратегию поведения - они начинали вращать этими волосками в противоположную сторону, отталкивая кармин. В случае провала этой стратегии, инфузории начинали сжимать свое тело, а затем просто откреплялись от поедаемой органической материи и уплывали.

Впоследствии, многие другие группы ученых пытались повторить опыты Дженнингса, используя культуры других видов трубачей. Никто ранее не мог зафиксировать столь сложных форм поведения, в результате чего биологи начали игнорировать заявления американского зоолога и пришли к выводу, что у простейших живых существ нет памяти.

Зачатки "клеточного мышления"

Несколько лет назад, как отмечает Гунавардена, он случайно познакомился и с трудами Дженнингса, и с работами его критиков. Он сразу же обратил внимание на то, что повторные эксперименты проводились на другом виде инфузорий, Stentor coeruleus, которые добывают пищу несколько иным путем, не прикрепляясь к поедаемой органике.

Эти различия натолкнули его на мысль, что авторы этих исследований могли сами ошибаться, приписывая одинаковый характер поведения и отсутствие памяти двум разным видам трубачей, которые занимают разные экологические ниши. Долгое время его предложения провести повторную проверку опытов Дженнингса не находили поддержки среди коллег по Гарварду, что вынудило Гунавардену и его единомышленников провести этот эксперимент за свой счет и в свободное от работы время.

Большую часть времени ученые потратили на поиски колоний Stentor roeselii в американских водоемах. Ученые нашли этих инфузорий в пруду на территории одного из британских гольф-клубов. Вырастив достаточное количество трубачей, биологи повторили опыты Дженнингса, заменив кармин на пластиковые шарики, которые, как оказалось, раздражали инфузорий заметно сильнее, чем природный краситель.

Эти эксперименты не только подтвердили выводы предшественника Гунавардены и его команды, но и раскрыли одну удивительную вещь, которая ускользнула от внимания Дженнингса. Оказалось, что в клетки трубачей встроен своеобразный "генератор случайных чисел" - они сжимаются при контакте с шариками или же сразу открепляются от поедаемой органики с вероятностью в 50%. Как инфузория совершает этот выбор, ученые пока не могут сказать, однако раскрытие этого механизма поможет им понять в том числе и то, как возникают метастазы рака.

"Этот эксперимент заставляет нас осторожно думать о том, что существует некая форма "клеточного мышления", позволяющая одиночным клеткам обрабатывать большие массивы информации и принимать сложные решения в ответ на конкретные сигналы, поступающие извне. Учитывая то, что вся жизнь на Земле происходит из одного источника, наше открытие имеет широкое применение и очень важное значение для всей биологии", - сказал Гунавардена.