Бактерии могут хранить воспоминания и передавать их потомкам

Согласно новому исследованию, одноклеточный организм, у которого нет мозга или нервной системы, может формировать воспоминания и передавать их будущим поколениям.

Вездесущая бактерия Escherichia coli – одна из наиболее хорошо изученных форм жизни на Земле, и тем не менее ученые все еще открывают неожиданные способы ее выживания и распространения.

Исследователи из Техасского университета и Университета Делавэра обнаружили потенциальную систему памяти, которая позволяет кишечной палочке «помнить» свое прошлое в течение нескольких часов и последующих поколений. Команда говорит, что, насколько им известно, такого рода «бактериальная память» ранее не обнаруживалась.

Очевидно, что память, о которой в данном случае говорят ученые, – это не то же самое, что сознательная человеческая память. Вместо этого феномен бактериальной памяти описывает, как информация из прошлого опыта влияет на принятие текущих решений бактерии.

Выводы ученых основаны на данных, полученных в результате более чем 10 000 анализов «роения» бактерий. В ходе этих экспериментов проверялось, смогут ли клетки E. coli на одной чашке объединиться в одну мигрирующую массу, движущуюся с помощью одного и того же двигателя. Такое поведение обычно указывает на то, что клетки объединяются для эффективного поиска подходящей среды.

В первоначальных экспериментах исследователи подвергли клетки E. coli воздействию нескольких различных факторов окружающей среды, чтобы увидеть, какие условия вызывают самое быстрое роение. В конечном итоге команда обнаружила, что внутриклеточное железо является самым сильным показателем того, будут ли бактерии перемещаться или оставаться на месте.

Низкий уровень железа был связан с более быстрым и эффективным роением, тогда как более высокий уровень приводил к более оседлому образу жизни. Среди клеток E. coli первого поколения это казалось интуитивной реакцией. Но после всего лишь одного случая роения клетки, у которых в более позднем возрасте наблюдался низкий уровень железа, начали роиться еще быстрее и эффективнее, чем раньше.

Более того, эта «железная» память передалась как минимум четырем последовательным поколениям дочерних клеток, которые образуются в результате деления материнской клетки на две новые клетки. К седьмому поколению дочерних клеток это подобие памяти естественным образом было утрачено, хотя его можно было бы восстановить, если бы ученые искусственно усилили его.

На глубине океана обнаружили загадочные морские бактерии

читать

Железо связано с множественными реакциями на стресс у бактерий. Формирование вокруг него системы памяти между поколениями имеет важный эволюционный смысл. Система памяти на основе железа может помочь кишечной палочке адаптироваться к плохим условиям окружающей среды или антибиотикам.

Одна клетка E. coli может раздвоиться в течение получаса, поэтому способность передавать такую память дочерним клеткам, вероятно, также полезна в медленно меняющихся условиях.

«До появления кислорода в атмосфере Земли ранняя клеточная жизнь использовала железо для многих клеточных процессов. Железо имеет решающее значение не только в зарождении жизни на Земле, но и в эволюции жизни. Имеет смысл, что клетки будут использовать его таким образом», – заключает Бхаттачария.