У кишечной палочки обнаружили аналог долгосрочной памяти
Исследование американских ученых показало, что бактерии Escherichia coli запоминают прошлые колебания питательной среды и используют этот опыт для адаптации к новым условиям. Оказалось, что химические реакции внутри клетки предсказывают изменения среды по тем же математическим правилам, что и алгоритмы искусственного интеллекта. Ради формирования распределенной молекулярной памяти клетка жертвует максимальной скоростью собственного деления.
Биологи знают, что микроорганизмы меняют внутриклеточный состав в ответ на внешние стрессы. В меняющихся условиях они быстрее адаптируются к знакомым угрозам, однако физические принципы хранения этой информации долгое время оставались неясными. Теоретические модели описывали реакцию бактерий как марковский процесс, где будущее состояние клетки зависит исключительно от ее настоящего состояния. Науке не хватало механизма, который объяснил бы, как живые системы без нервных узлов интегрируют временную информацию и предсказывают будущие события.
Авторы исследования, опубликованного в журнале PRX Life, изучили клеточную память. Они поместили бактерии штамма MG1655 в микрофлюидный чип с тысячами микроскопических каналов. С помощью шприцевых насосов физики непрерывно подавали микробам жидкую питательную среду. Бедная пища (на основе ацетата натрия) периодически сменялась богатой (глюкоза и 11 аминокислот), при этом периоды пульсации среды жестко контролировались и составляли один, два, три, четыре или шесть часов.
Камера микроскопа каждые две минуты делала снимки, после чего алгоритм компьютерного зрения распознавал изображения. Для каждого режима пульсации ученые отследили физические параметры и рассчитали мгновенную скорость деления примерно у 30 000 отдельных клеток на протяжении всего эксперимента.
Ученые сопоставили полученные данные с предсказаниями классических марковских моделей. Когда стандартные уравнения не смогли точно описать поведение клеток в пульсирующей среде, исследователи разработали новую математическую модель на основе дифференциальных уравнений дробного порядка. В отличие от обычных производных, дробные учитывают нелокальную динамику: нынешнее состояние клеточной системы в них математически зависит от всей ее предыстории.
Эксперименты показали, что память бактерий не ограничена каким-то одним жестким временным отрезком. Внутри клетки одновременно работают быстрые и медленные молекулярные механизмы, что позволяет бактерии помнить историю изменений среды непрерывно — от событий пятиминутной давности до того, что происходило несколько часов назад.
Попадая из бедной среды в богатую, клетки постепенно увеличивали скорость деления: чем чаще пульсировала пища в прошлом, тем быстрее бактерии адаптировались к новой порции. Однако постоянная готовность к пищевому кризису заставляла клетки снижать скорость деления в благоприятные периоды по сравнению с теми бактериями, которые постоянно находились в условиях пищевого изобилия.
Согласно предложенной модели, физическим носителем памяти служат рибосомы. Авторы исследования предположили, что бактерия делит популяцию своих белоксинтезирующих комплексов на несколько функциональных подгрупп с разным временем инактивации. При частой смене условий клетка перераспределяет ресурсы в пользу «быстрых» рибосом, динамически оценивая ожидаемую стоимость среды. Исследователи допустили, что эту функцию выполняет сигнальная молекула ppGpp, чья концентрация резко растет при голодании и затем медленно падает.
Архитектура этой внутриклеточной реакции строго повторяет структуру непрерывных рекуррентных нейронных сетей (RNN). В этой аналогии питательные вещества выступают входным сигналом, фракции рибосом формируют «скрытый слой» памяти, а скорость роста становится выходным параметром.
Распределение подгрупп рибосом действует как адаптивный механизм шлюзования: клетка фильтрует входные сигналы так же, как это делают алгоритмы долгой краткосрочной памяти (LSTM) в машинном обучении.
Бактерия динамически переоценивает входящую информацию, что позволяет ей сохранять память об истории среды и быстро стирать ее, если контекст меняется.
Исследование показало, что даже простейшие одноклеточные способны непрерывно обучаться на молекулярном уровне, решая сложные вычислительные задачи без участия нервной системы.
Telegram 
Дзен 
VK 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.
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.
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.
Российские ученые разработали защитное покрытие для биорезорбируемых магниевых сплавов, которое позволяет замедлить коррозию материала и существенно уменьшить образование газа при его растворении в биологической среде.
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.
Исследования лаборатории физиологии движения Института физиологии им. И. П. Павлова РАН и петербургского реабилитационного центра Эйрмед уже показали, что курс чрескожной электрической стимуляции спинного мозга у пациентов со спинальной мышечной атрофией улучшает силу и ловкость рук, пациенты увереннее сидят и стоят, у них улучшается дыхательная функция, увеличивается объем движений в суставах, скованных контрактурами. Но до сих пор без ответа оставался важный вопрос: надолго ли хватает этого эффекта? И если результат временный, то когда нужно проводить повторный курс?
Видеосервисы стали неотъемлемой частью жизни россиян. В 2026 году охваты большинства платформ продолжают расти, в том числе YouTube.
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.
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?
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии