Согласно новому исследованию, некоторые одноклеточные могут быть способны к подобию обучения. Математическое моделирование нашло сигнальные пути, с помощью которых единичные клетки гипотетически могут привыкать и адаптироваться к новым условиям среды. Раньше считалось, что это присуще только более сложным организмам. Результаты опубликованы в журнале Current Biology.
Долгое время перед биологами стоял вопрос, могут ли одноклеточные обучаться хотя бы в самом примитивном варианте. Эксперименты начала XX века с инфузорией-трубачом Stentor roeselii впервые пролили свет на поведение, напоминающее обучение. В то время члены научного сообщества игнорировали или отвергали эти исследования, так как организм из единственной клетки слишком просто устроен в сравнении с животными, обладающими мозгом. В 1970-х и 1980-х годах признаки привыкания были обнаружены у других инфузорий, и современные эксперименты продолжают добавлять дополнительный вес этой теории.
Научная группа исследовала адаптацию одноклеточных инфузорий и клеток млекопитающих PC12 к определенным сигналам. Например, привыкание к монотонному звуку или мигающему свету. Ученые использовали компьютерное моделирование на основе математических уравнений для мониторинга клеточных реакций и расшифровки «языка» клетки. Они просчитывали, как проходят биохимические реакции, и принимали их этапы за индикаторы обработки информации.
Согласно модели, есть две сети биохимических реакций, основанные на механизмах отрицательной и непоследовательной обратной связи. При первом варианте сам продукт реакции угнетает ее продолжение. Во втором случае влияние идет через два молекулярных пути: напрямую реакция подкрепляет целевой процесс, но одновременно с этим другой, косвенный путь, усиливает действие молекулы, которая подавляет этот же процесс. Эти системы демонстрировали адаптацию к поступающему сигналу. Также ученые выявили, что время привыкания к стимулу и восстановления восприимчивости к нему сокращались с увеличением частоты поступления этого стимула.
«Вместо того чтобы следовать лишь заранее запрограммированным генетическим инструкциям, клетки превращаются в сущности, оснащенные простейшим механизмом принятия решений, основанном на "обучении" у окружающей среды», — отметила Джереми Гунавардена из Гарвардской медицинской школы.
Хотя такие прогнозы еще предстоит подтвердить или опровергнуть на реальных биологических примерах, имеющиеся результаты закладывают основу для дальнейших экспериментальных исследований.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
