Bakterie mają... wspomnienia. Przekazują je kolejnym pokoleniom
Wszechobecna bakteria E. coli uznawana jest za jedną z najlepiej zbadanych form życia na Ziemi. Okazuje się jednak, że te jednokomórkowe organizmy, które nie posiadają ani mózgu, ani układu nerwowego mogą tworzyć wspomnienia i przekazywać je przyszłym pokoleniom.
Naukowcy z Uniwersytetu Stanowego w Teksasie i z Uniwersytetu Stanowego w Delaware w USA odkryli u bakterii coś, co określili mianem systemu pamięciowego.
Pamięć u bakterii?
Najprawdopodobniej pozwala on E. coli pamiętać przeszłe doświadczenia przez kilka godzin. Ten czas wystarcza, by organizmy te mogły przekazywać swoje wspomnienia kolejnym pokoleniom. Oczywiście prymitywny proces, o którym naukowcy dywagują w tym przypadku, jest czymś nieporównywalnie prostszym od procesów, do jakich zdolny jest ludzki mózg.
Eksperymenty przeprowadzone przez zespół naukowców pod przewodnictwem profesora Souvika Bhattacharyya miały na celu sprawdzenie, czy komórki E. coli znajdujące się na określonej powierzchni połączą się w jedną migrującą masę. Takie zachowanie zwykle sygnalizuje, że komórki starają się znaleźć dla siebie odpowiednie środowisko. Łączenie się komórek E. coli w cienką lepką warstwę jest bowiem ich sposobem na kolonizację powierzchni służących im za pożywienie. Jak tłumaczy profesor Souvik Bhattacharyya, który brał udział w badaniach:
Bakterie nie mają mózgów, ale mogą zbierać informacje ze swojego środowiska, a jeśli często się z nim stykały, mogą przechowywać te informacje i szybko uzyskać do nich dostęp później, z korzyścią dla siebie.
W swoich eksperymentach naukowcy wystawili komórki E. coli na działanie kilku różnych czynników środowiskowych. Celem tego działania było ustalenie, jakie warunki najszybciej wywołają rojenie się bakterii. Ostatecznie badacze odkryli, że czynnikiem przy pomocy którego można najlepiej przewidzieć to, jak zachowają się bakterie, jest obecność żelaza.
Jak wykazały próby niski poziom żelaza wiązał się z szybszym i bardziej wydajnym rojeniem, podczas gdy wyższy poziom skutkował bardziej osiadłym trybem życia bakterii.
Więcej na temat najnowszych odkryć przeczytasz na Spider's Web:
Dlaczego akurat żelazo?
Naukowcy zaobserwowali ciekawą rzecz. Wśród komórek E. coli pierwszej generacji reakcja na występowanie żelaza w ich otoczeniu wydawała się być czysto intuicyjna. Jednak nawet po jednorazowej próbie z żelazem, komórki bakteryjne zaczęły zmieniać swoje zachowanie. Te z nich, które znalazły się w środowisku ubogim w żelazo w późniejszym okresie życia, wykazywały się jeszcze większą ruchliwością w swoim roju, niż wcześniej.
Co więcej ta bakteryjna pamięć została przekazana co najmniej czterem kolejnym pokoleniom komórek. Pamięć dotycząca kontaktu z żelazem zanikła całkowicie dopiero w siódmym pokoleniu komórek. Jednak nawet wtedy, jak przekonali się naukowcy, można ją odzyskać, jeśli podda się bakterie działaniu sztucznych bodźców.
Autorzy badania nie zidentyfikowali jeszcze molekularnego mechanizmu stojącego za bakteryjnym systemem pamięci lub za procesem jego dziedziczenia. Mimo to wiadomo na pewno, że istnieje silny związek między żelazem a międzypokoleniowym zachowaniem rojowym bakterii.
Pozostaje pytanie, dlaczego to akurat na żelazie jest oparty mechanizm zapamiętywania komórek E. coli. Naukowcy twierdzą, że żelazo pomaga bakteriom dostosować się do złych warunków środowiskowych lub antybiotyków. Pojedyncza komórka E. coli może podwoić się w ciągu pół godziny. Na skutek tego, zdolność do przekazywania określonych wspomnień potomnym komórkom jest prawdopodobnie korzystna nawet w powoli zmieniających się środowiskach. Jak podsumowuje wspomniany profesor Bhattacharyya:
Zanim w ziemskiej atmosferze pojawił się tlen, wczesne życie komórkowe wykorzystywało żelazo do wielu procesów komórkowych. Żelazo ma kluczowe znaczenie nie tylko dla powstania życia na Ziemi, ale także dla jego ewolucji. To ma sens, że komórki wykorzystywałyby je w ten sposób. Ostatecznie, im więcej wiemy o zachowaniu bakterii, tym łatwiej jest z nimi walczyć.
