• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
1 мая, 09:03
Максим Абдулаев
3,6 тыс

У инфузорий нашли способность к обучению и передаче воспоминаний

❋ 3.7

Одноклеточные организмы без мозга и нервной системы умеют запоминать внешние стимулы и передавать этот опыт потомству. Оказалось, что память улучшается после блокировки синтеза белка. У животных — наоборот.

Инфузория Stentor coeruleus / © Proyecto Agua / flickr

Долгое время биологи считали, что формирование памяти — это уникальная черта организмов с развитой нервной системой. У многоклеточных животных, от морских слизней до млекопитающих, долговременная память требует обязательного синтеза новых белков. Они нужны для перестройки контактов между нейронами — синапсов. Если животному ввести препарат, блокирующий трансляцию белков, оно потеряет способность строить синапсы и запоминать информацию.

Но способность адаптироваться к среде есть и у одиночных клеток, которые контактов не образуют. Например, обычная прудовая инфузория Stentor coeruleus умеет формировать привыкание (габитуацию): в ответ на механический удар она сжимается в плотный шар, но, если стучать регулярно, клетка понимает, что угрозы нет, и перестает реагировать.

До сих пор ученые не знали, как устроена биохимия памяти у существа, лишенного синапсов, и применимы ли к нему «животные» правила нейробиологии. Авторы исследования, опубликованного в журнале Current Biology, протестировали инфузорий. Подопытных помещали в специальную установку, которая ритмично и с разной силой стучала по чашке, и наблюдали за их поведением. 

Параллельно на клетки воздействовали ингибиторами (пуромицином и циклогексимидом), полностью останавливающими производство новых белков, но инфузории привыкали к тряске только быстрее. Ученые анализировали протеом и транскриптом для поиска активных генов, точечно выключали подозрительные гены методом РНК-интерференции, применяли химические блокаторы ферментов и отслеживали поведение клеток во время деления.

Оказалось, память инфузорий устроена совсем иначе. В отличие от животных, у Stentor остановка синтеза белков не вызвала амнезию. Напротив, инфузории стали обучаться быстрее и дольше сохраняли привыкание к ударам. Выяснилось, что при обучении клетка не создает новые связи, а «отключает» (дефосфорилирует) механорецепторы на своей поверхности. Ключевую роль в этом играют кальциевые сигналы и фермент CaMKII. Этот же фермент критически важен для формирования памяти в мозге человека. Когда работу CaMKII у инфузорий заблокировали химически, они стали учиться значительно хуже.

Чтобы «забыть» опыт и снова начать сжиматься от ударов, инфузории необходимо синтезировать новые белки-киназы, которые заново активируют рецепторы. Именно поэтому ингибиторы синтеза белка так сильно продлевали клеткам память — они мешали инфузории запустить процесс забывания.

Кроме того, биологи обнаружили, что память не сконцентрирована в одной точке, а распределена по всей поверхности мембраны. Когда «обученная» инфузория делилась пополам (при этом одна дочерняя клетка забирает старую переднюю часть, а другая — заднюю), обе новые особи сохраняли память о механическом воздействии и продолжали игнорировать стук. Усвоенный опыт оказался очень специфичным: привыкшие к стуку инфузории мгновенно сжимались в шар, если их били слабым разрядом тока или светили на них ярким светом.

Исследование показало, что фундаментальные биохимические механизмы памяти появились в эволюции задолго до возникновения первых нейронов. Одиночная клетка способна хранить информацию и передавать ее потомству, выступая не просто биологическим контейнером для органелл, а сложным вычислительным устройством.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Максим Абдулаев
Автор пишет про зоологию, палеонтологию и другие науки о живом. Интересуется тем, как люди исследуют мир.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
24 июля, 11:13
Игорь Байдов

Правильно подобранные звуковые последовательности способны не только стимулировать рост растений, но и влиять на их урожайность. К такому выводу пришли авторы нового исследования. Они разработали технологию, которая позволяет воздействовать на процессы развития растений через акустические сигналы без использования генной инженерии или химикатов. В экспериментах добились повышения урожайности мяты, сои, болгарского перца и конопли.

25 июля, 10:46
Александр Березин

Формально почти вся программа тринадцатого полета самой большой ракеты в истории выполнена. Однако испытания показали неполную отлаженность ключевого элемента системы. SpaceX оказывается в ситуации действительно плотных сроков: до намеченного возвращения людей на Луну всего два года и два месяца.

24 июля, 12:05
Андрей Серегин

Сегодня на земле существует примерно 7500 языков, однако ученые давно подозревали, что в прошлом их было значительно больше. Международная группа лингвистов реконструировала историю языкового разнообразия за последние 12 тысяч лет и пришла к выводу, что человечество уже пережило «золотой век» языков, после которого их число начало быстро сокращаться.

24 июля, 11:13
Игорь Байдов

Правильно подобранные звуковые последовательности способны не только стимулировать рост растений, но и влиять на их урожайность. К такому выводу пришли авторы нового исследования. Они разработали технологию, которая позволяет воздействовать на процессы развития растений через акустические сигналы без использования генной инженерии или химикатов. В экспериментах добились повышения урожайности мяты, сои, болгарского перца и конопли.

25 июля, 10:46
Александр Березин

Формально почти вся программа тринадцатого полета самой большой ракеты в истории выполнена. Однако испытания показали неполную отлаженность ключевого элемента системы. SpaceX оказывается в ситуации действительно плотных сроков: до намеченного возвращения людей на Луну всего два года и два месяца.

22 июля, 12:28
КАИ

Ученые КНИТУ-КАИ предложили усовершенствованную пресс-форму для компрессионной консолидации в вакууме композиционных материалов и пластмасс с герметичной внутренней полостью. Изобретение относится к области обработки материалов давлением при воздействии вакуума, в частности к устройствам с герметичной внутренней полостью для компрессионной консолидации термопластичных композиционных материалов.

9 июля, 13:06
Редакция Naked Science

Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.

1 июля, 11:54
Марк Чернов

Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.

19 июля, 20:09
Александр Березин

Очереди на заправках стали привычным явлением в России, а на фоне информационного вакуума от властей о конкретных показателях производства бензина в июне население вынуждено ориентироваться на слухи. Все это выглядит довольно странно, но есть нюанс: скорее всего, кризис уже начинает выдыхаться. Как именно мы это выяснили?

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий