Оказва се, че способността за учене е възникнала милиони години преди появата на първите животни и хора.

От повече от век на учените е известно, че най-простите организми, лишени не само от мозък, но и от елементарни нервни възли, могат да демонстрират поведение, което силно наподобява учене.

Механизмите на тази „клетъчна памет“ обаче доскоро оставаха загадка.

Изследователи от Калифорнийския университет в Сан Франциско (САЩ) представиха труд, който преобръща представите за биологичните основи на когнитивните способности. Изследването е публикувано в списание Current Biology.

Феноменът на привикването

Обект на изследването е Stentor coeruleus – голяма сладководна инфузория, която по форма напомня на тръба.

Този организъм е достатъчно голям, за да бъде забелязан с просто око, но основната му ценност се крие в способността му за хабитуация, или привикване.

В естествената си среда стенторът рязко се свива при външно дразнение.

Ако обаче въздействието се повтаря редовно и не представлява заплаха, клетката се „научава“ да го игнорира.

За да проверят този ефект, учените създали установка, която механично разтърсвала петриеви панички с инфузории всяка минута.

С течение на времето стенторите престанали да прибират своите „опашки“, адаптирайки се напълно към смущението.

Молекулярна памет

Традиционно се смяташе, че дългосрочната памет изисква синтез на нови протеини – именно така работят невроните в мозъка на животните.

Експериментаторите решили да проверят това, като блокирали синтеза на протеини в инфузориите с помощта на специални препарати.

За изненада на екипа, стенторите не само не загубили способността си да се „учат“, но дори започнали да игнорират дразнителя още по-бързо.

Оказало се, че Stentor coeruleus използва алтернативен механизъм: модификация на вече съществуващи протеини.

Анализът на генната експресия и нивата на протеини показал, че ключова роля тук играят калциевите сигнали.

При всяко механично разтърсване калциеви йони проникват в клетката и активират ензима CaMKII.

Този ензим поставя химически „маркери“ върху протеините, като по този начин намалява чувствителността на организма към повтарящи се сътресения.

Древно наследство

Най-поразителното сходство е открито в биохимията: невроните в човешкия мозък използват аналогичен механизъм (ензима CaMKII) за регулиране на чувствителността на рецепторите.

Това навежда на мисълта, че фундаменталните принципи на ученето са възникнали много преди появата на първите нервни системи.

„Свикнали сме да мислим, че ученето е прерогатив на сложните невронни мрежи“, отбелязва професор Уолъс Маршал, водещ автор на изследването.

„Но нашите данни показват, че способността за познание е заложена на ниво отделна клетка. Напълно е възможно клетките в нашия мозък просто да са наследили тези древни молекулярни механизми.“

Нещо повече, стенторите се оказали способни да предават натрупания „опит“ на дъщерните си клетки при делене.

Това откритие размива ясната граница между базовите биологични реакции и зачатъците на интелект, принуждавайки научната общност да преосмисли самата дефиниция на живота като процес, неразривно свързан с ученето.