Даже одноклеточные организмы проявляют привыкание — простую форму обучения

Фото из открытых источников

Способность учиться и адаптироваться имеет решающее значение для эволюции и, по сути, для выживания. Привыкание — менее гламурный брат адаптации — подразумевает ослабление реакции на стимул после многократного воздействия. 

До недавнего времени привыкание — простая форма обучения — считалось исключительной прерогативой сложных организмов с мозгом и нервной системой, таких как черви, насекомые, птицы и млекопитающие.

Однако новое исследование, опубликованное в журнале Current Biology, предоставляет убедительные доказательства того, что даже крошечные одноклеточные существа, такие как инфузории и амебы, а также клетки в наших собственных телах могут демонстрировать привыкание, подобное тому, которое наблюдается у более сложных организмов с мозгом.

Исследование, проведенное под руководством ученых из Гарвардской медицинской школы и Центра геномной регуляции (CRG) в Барселоне, предполагает, что отдельные клетки способны к более сложному поведению, чем считается в настоящее время.

«Это открытие открывает нам новую захватывающую тайну: как клетки без мозга справляются с чем-то столь сложным?» — сказал старший автор исследования Джереми Гунавардена из Института Блаватника в HMS. Он руководил исследованием совместно с Розой Мартинес Коррал.

Результаты дополняют небольшой, но растущий массив работ по этой теме. Более ранняя работа под руководством Гунавардены обнаружила, что одноклеточная инфузория проявляет поведение избегания, мало чем отличающееся от действий, наблюдаемых у животных, которые сталкиваются с неприятными стимулами.

Вместо того, чтобы изучать клетки в лабораторной чашке, ученые использовали передовое компьютерное моделирование для анализа того, как молекулярные сети внутри клеток инфузорий и млекопитающих реагируют на различные модели стимуляции. Они обнаружили четыре сети, которые демонстрируют отличительные признаки привыкания, присутствующие в мозге животных.

Эти сети имели общую черту: каждая молекулярная сеть имела две формы хранения «памяти», которая захватывала информацию, полученную из окружающей среды. Одна память разрушалась гораздо быстрее другой — форма потери памяти, необходимая для привыкания, отметили исследователи. Это открытие предполагает, что отдельные клетки обрабатывают и запоминают информацию в течение разных промежутков времени.

Исследователи заявили, что изучение привыкания в отдельных клетках может помочь продвинуть понимание того, как работает обучение в целом. Результаты также представляют скромных одноклеточных существ в новом, более дразнящем свете: они не просто молекулярные машины, упакованные в микроскопические тела, но они также являются агентами, которые могут обучаться.

Исследователи предупреждают, что пока это остается чисто спекулятивным. Тем не менее, одна смелая идея могла бы заключаться в применении концепции привыкания к связи между раком и иммунитетом.

Опухоли, как известно, хорошо уклоняются от иммунного надзора, поскольку они обманывают иммунные клетки, заставляя их видеть в них невинных наблюдателей. Другими словами, иммунные клетки, ответственные за распознавание рака, могут каким-то образом привыкнуть к присутствию раковой клетки — иммунная клетка привыкает к стимулу и больше не реагирует на него.

«Это похоже на заблуждение. Если бы мы знали, как эти ложные восприятия кодируются в иммунных клетках, мы могли бы перестроить их так, чтобы иммунные клетки начали правильно воспринимать окружающую среду, опухоль стала бы видимой как злокачественная, и они бы начали работать», — сказал Гунавардена.«Сейчас это всего лишь фантазия, но это направление, которое я хотел бы исследовать в будущем».