Разум без мозга: биологи нашли зачатки интеллекта у простейших микробов
Ученым уже более столетия известно, что простейшие организмы, лишенные не только мозга, но и элементарных нервных узлов, способны демонстрировать поведение, подозрительно напоминающее обучение. Однако механизмы этой «клеточной памяти» до недавнего времени оставались загадкой. Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) представили работу, которая переворачивает представления о биологических основах когнитивных способностей. Исследование опубликовано в журнале Current Biology.
Феномен привыкания
Объектом исследования стала Stentor coeruleus — крупная пресноводная инфузория, по форме напоминающая трубу. Этот организм достаточно велик, чтобы его можно было заметить невооруженным глазом, но его главная ценность — в способности к габитуации, или привыканию.
В естественной среде стентор резко сокращается при внешнем раздражении. Однако, если воздействие повторяется регулярно и не несет угрозы, клетка «учится» игнорировать его.
Для проверки этого эффекта ученые создали установку, которая механически встряхивала чашки Петри с инфузориями каждую минуту. Со временем стенторы перестали втягивать свои «хвосты», полностью адаптировавшись к помехе.
Молекулярная память
Традиционно считалось, что долговременная память требует синтеза новых белков — именно так работают нейроны в мозге животных. Экспериментаторы решили проверить это, заблокировав синтез белка у инфузорий с помощью специальных препаратов. К удивлению команды, стенторы не только не потеряли способность к «обучению», но и стали игнорировать раздражитель еще быстрее.
Выяснилось, что Stentor coeruleus использует альтернативный механизм: модификацию уже существующих белков. Исследование экспрессии генов и уровня белков показало, что ключевую роль здесь играет кальциевые сигналы.
При каждом механическом толчке ионы кальция проникают внутрь клетки, активируя фермент CaMKII. Этот фермент расставляет химические «метки» на белках, снижая чувствительность организма к повторным встряскам.
Древнее наследие
Самое поразительное сходство обнаружилось в биохимии: нейроны человеческого мозга используют аналогичный механизм (фермент CaMKII) для настройки чувствительности рецепторов. Это наводит на мысль, что фундаментальные принципы обучения возникли задолго до появления первых нервных систем.
«Мы привыкли думать, что обучение — это прерогатива сложных нейронных сетей, — отмечает профессор Уоллес Маршалл, ведущий автор исследования. — Но наши данные показывают, что способность к познанию заложена на уровне отдельной клетки. Вполне вероятно, что клетки нашего мозга просто унаследовали эти древние молекулярные механизмы».
Более того, стенторы оказались способны передавать полученный «опыт» дочерним клеткам при делении. Это открытие стирает четкую грань между базовыми биологическими реакциями и зачатками интеллекта, заставляя научное сообщество пересмотреть само определение жизни как процесса, неразрывно связанного с обучением.
