Ученые из Центра геномной регуляции в Барселоне и Гарвардской медицинской школы обнаружили, что отдельные клетки способны к обучению — процессу, ранее считавшемуся уникальным для животных с мозгом и нервной системой. Результаты опубликованы в журнале Current Biology.
Отдельные клетки показали признаки привыкания — формы обучения, при которой реакция на повторяющийся стимул со временем ослабевает. Этот феномен, изучавшийся ранее на многоклеточных организмах, теперь исследуется на одноклеточных.
Для этого ученые создали моделирование с двумя механизмами действия на клетку. Первый механизм действует как термостат, при достижении определенной температуры, тело клетки расширяется или сужается.
Второй: как клетки реагируют на сигналы с помощью механизмов, похожих на автоматический свет с таймером. Представьте, что в комнате стоит светильник, который загорается, когда вы заходите, и автоматически гаснет через минуту. В клетках есть похожая система: сигнал одновременно включает процесс и запускает механизм его отключения. Таким образом, клетка может быстро отреагировать на стимул, но реакция не длится бесконечно — она "выключается" через определенное время.
Взаимодействие этих механизмов позволяет клеткам «запоминать» предыдущие воздействия и адаптировать свою ответную реакцию.
Обнаруженные процессы согласуются с двумя подходами к изучению привыкания. Нейробиологи связывают его с частотой и интенсивностью внешних стимулов на клетки, тогда как когнитивные ученые заостряют внимание на внутренних изменениях наших клеток, уже после того как произошло привыкание.
Оказалось, что оба подхода отражают одну и ту же сущность привыкания, демонстрируемую клетками.
«Исследование углубляет наше понимание того, как обучение и память работают на самом базовом уровне жизни. Если отдельные клетки могут «помнить», это также может помочь объяснить, как раковые клетки развивают устойчивость к химиотерапии или как бактерии становятся устойчивыми к антибиотикам — ситуации, когда клетки, по-видимому, "учатся"», — объяснил автор исследования Джереми Гунавардена.