Все новости

У бактерий нашли сложную коллективную память. И даже записали в нее лого университета

Открытие позволяет задуматься о биологических компьютерах на основе подобных микроорганизмов

ТАСС, 27 апреля. Биологи выяснили, что колонии обычной сенной палочки умеют коллективно запоминать информацию о действии разного рода раздражителей. Это можно использовать для того, чтобы "программировать" сложные формы поведения микробов, пишут ученые в научном журнале Cell Systems.

"Пару лет назад мало кто мог себе представить, что между нейронами и бактериями может быть что-то общее. Их считали слишком разными и по устройству, и по облику. Наше открытие дает нам возможность узнать некоторые принципы работы и эволюции мозга с помощью более простых систем", – рассказал один из авторов работы, биолог из Калифорнийского университета в Сан-Диего Гюроль Сюэль.

До недавнего времени большинство биологов предполагало, что полноценна пяамять может быть только у многоклеточных существ, в организме которых есть специализированные нервные клетки. После открытия сложных форм поведения у некоторых одноклеточных грибков, а также амеб и некоторых бактерий ученые начали сомневаться в этом.

К примеру, пять лет назад Сюэль и его коллеги открыли некую форму "коллективного разума" – набор электрических каналов между бактериями внутри биопленок, с помощью которого они обмениваются информацией и координируют свои действия. Открытие этого феномена заставило ученых задуматься о том, могут ли микробы не только передавать данные, но и хранить их.

Изучая колонии подобных "коллективных" микробов, ученые обратили внимание на одну их любопытную особенность, которая не характерна для других бактерий. Передача сигналов между участниками подобной "сети" изменяла устройство и электрические свойства их мембран и оболочки. Эти изменения отражались в том, как микроб поглощал и испускал определенные типы ионов.

Бактериальный коллективный разум

Сюэль и его команда предположили, что подобные изменения могут служить своеобразной формой бактериальной коллективной памяти, которая напрямую влияет на поведение микробов, которые хранят в себе подобные воспоминания. Ученые проверили, так ли это на самом деле, экспериментируя на колониях сенной палочки (Bacillus subtilis).

Эти микробы, как давно заметили биологи, не только могут обмениваться электрическими импульсами, но и менять свойства белков своей оболочки в ответ на облучение синим светом. Руководствуясь этой идеей, калифорнийские исследователи начали наблюдать за тем, как меняется характер обмена сигналами между бактериями после того, как ученые "подсвечивали" их порциями синего света разной длины и интенсивности.

Эти опыты показали, что микробы не только реагировали на облучение синим светом, но и "помнили" об этом на протяжении примерно четырех часов. При этом, что интересно, электрические свойства оболочки сенных палочек менялись примерно таким же образом, как у оболочки нервных клеток, которые переключаются из одного состояния в другое.

Опираясь на подобные сведения, ученые модифицировали "память" всей колонии бактерий таким образом, что она начала хранить в себе изображение логотипа и названия их университета. Его можно было легко увидеть, наблюдая за тем, как много ионов калия вырабатывает каждый микроб. Это говорит о том, что колонии Bacillus subtilis и других "коллективных" бактерий могут хранить в себе сложную информацию.

' Колония сенной палочки, память "которой" хранит в себе логотип Калифорнийского университета в Сан-Диего. Credit – Suel Lab/UCSD'

Это открытие, как отмечают ученые, позволяет задуматься о новых путях создания различных "биокомпьютеров" на основе микробов, в которых информация будет храниться и записываться не в формате новых цепочек ДНК, как уже этого добивались молекулярные биологи, а в виде электрических сигналов, которые хранятся в оболочках микробов и передаются от одной бактерии к другой.