Bakterije poput E. coli pokazuju sposobnost da akumuliraju informacije iz prethodnih uslova i prenesu ih na potomstvo kroz promene u ekspresiji proteina i drugih biomolekula. Te "ćelijske memorije" omogućavaju bržu adaptaciju na ponovljene stresore i imaju implikacije za upravljanje otpornošću na antibiotike. Matematčki model ponašanja ćelija podseća na rekurentne neuronske mreže, što sugeriše zajedničke računarske principe u biološkim i veštačkim sistemima.
Bakterije Pamte: Kako E. coli Prenosi „Sećanja“ Na Potomstvo i Zašto Je To Važno
Bacteria Can Learn and Pass Down MemoriesGetty Images
Sećanje je često smatrano temeljem svesnog iskustva, ali nova istraživanja pokazuju da i jednodelne bakterije mogu akumulirati informacije o prethodnim uslovima i koristiti ih pri narednim izazovima. Rad timova sa Carnegie Mellon, Georgia Tech i drugim institucijama ukazuje da Escherichia coli ne reaguje samo na trenutne uslove već koristi prošla iskustva da bi prilagodila rast i ponašanje.
Šta su istraživači otkrili
Josiah Kratz i saradnici pratili su rast pojedinačnih ćelija E. coli izloženih fluktuirajućim nutritivnim uslovima. Otkrili su da ćelije „pamte“ prethodna stanja putem promena u ekspresiji proteina i drugih biomolekula. Te molekule se mogu preneti na ćerke i unuke ćelije, čime potomci nose informacije o okruženju koje sami nisu doživeli i brže se prilagođavaju ponovljenim stresorima.
"Ćelija ne reaguje samo na ulaz iz okoline u datom trenutku — ona donosi odluke zasnovane na svojoj prošloj istoriji," kaže Josiah Kratz, glavni autor rada objavljenog u PRX Life.
Mehanizmi i modelovanje
Autori opisuju kako promene u rastu i u ekspresiji proteina omogućavaju ćeliji da zadrži informacije kroz više generacija. Kratzov matematički model ponašanja ćelije pokazuje iznenađujuću sličnost sa rekurentnim neuronskim mrežama — računarskom arhitekturom koja koristi povratne veze za čuvanje informacija kroz vreme. To sugeriše da i molekularne interakcije u jednostavnoj ćeliji mogu slediti isti računarski princip kao i složeni modeli učenja.
Implikacije za javno zdravlje i nauku o svesti
Nalazi imaju praktične implikacije za borbu protiv infekcija i otpornosti na antibiotike: razumevanje „istorije“ bakterijskih populacija može poboljšati strategije lečenja i eradikacije. S druge strane, postoji i filozofski i naučni interes — neki zagovornici teorije Cellular Basis of Consciousness smatraju da ovakvi oblici učenja ukazuju na potencijalne osnove svesti na ćelijskom nivou, dok većina naučnika upozorava da postojanje memorije ne znači nužno i svesnost.
Šta sledi
Potrebna su dalja eksperimentalna i teorijska istraživanja da bi se razjasnili molekularni putevi, opseg ovih memorija i njihova uloga u ekološkim i medicinskim kontekstima. Autori i nezavisni stručnjaci smatraju da proučavanje bakterijskog pamćenja može pružiti važne uvide i u osnovne mehanizme pamćenja kod složenijih organizama.
Zaključak: E. coli može prenositi adaptivne promenljive kroz generacije putem biomolekula, što menja način na koji pristupamo mikrobiološkim populacijama i otvara nove pravce u razumevanju pamćenja na ćelijskom nivou.
Pomozite nam da budemo bolji.
