Обмін інформацією має вирішальне значення для виживання видів, але як прості форми життя, такі як черви, поширюють інформацію? Нове дослідження вчених з Прінстона показало, що крихітні круглі хробаки можуть передавати «спогади» своїм сусідам, а також передавати їх своїм нащадкам з покоління в покоління.
C. elegans - вид круглих хробаків, загальний як для лабораторних експериментів, так і для ґрунтового середовища. Він живиться бактеріями, але не кожна бактерія, з якою він стикається, є їжею - бактерія під назвою P. aeruginosa дуже небезпечна для них. Якщо вона їх не вбиває, то хробаки вчаться більше не повертатися до цієї бактерії. Але це не дуже ефективна система, якщо кожен окремий хробак повинен засвоїти цей урок на власному гіркому досвіді.
Кілька років тому команда вчених з Прінстона виявила, що у C. elegans є короткий шлях. Хробаки, які раніше їли P. aeruginosa, генетично передадуть поведінку уникнення своїм нащадкам протягом чотирьох поколінь. Під час найближчого розгляду вони виявили, що хробаки, які з'їли бактерії, поглинули невелику РНК, звану Р11, яка викликала сигнал у їхніх зародкових репродуктивних клітинах. Майбутні дитинчата черв'яків, народжені від цього дорослого, будуть потім отримувати той же сигнал, що передається певному нейрону, який управляє їх поведінкою.
Навчати своїх дітей - це одне, але чи є у хробаків спосіб попередити інших дорослих про небезпеку? У новому дослідженні вчені виявили, що C. elegans може передавати одні і ті ж генетичні «спогади» оточуючим, поширюючи уникаючу поведінку по всій спільноті.
«Ми виявили, що один хробак може навчитися уникати цієї патогенної бактерії, і якщо ми подрібнимо цього хробака або навіть просто використовуємо середовище, в якому плавають хробаки, і дамо це середовище або лізат (продукт лізису бактерій) подрібненого хробака іншим хробакам, ці хробаки» навчаться «також уникати патогена», - говорить Колін Мерфі, провідний автор дослідження.
Цікаво, що черви, яких вчили уникати бактерій, також передавали уроки своїм нащадкам протягом чотирьох поколінь, припускаючи, що діє той самий механізм. Дослідники точно вивчили, з чого складався сигнал, і виявили, що це, мабуть, вірусоподібний генетичний елемент, званий ретротранспозоном, який вони на якомусь етапі ввібрали з навколишнього середовища.
«Ми виявили, що ретротранспозон під назвою Cer1, який утворює вірусоподібні частинки, мабуть, переносить пам'ять не тільки між тканинами (від зародкової лінії хробака до його нейронів), але і між окремими представниками виду», - говорить Мерфі. «Ми вважаємо, що Cer1 може дати хробакам перевагу в їх боротьбі з патогенами, навіть якщо придбання Cer1 в його геномі може бути шкідливим для хробака в непатогенних умовах».
Щоб підтвердити підозру, дослідники провели експеримент, відключивши Cer1 в геномі. Звичайно ж, ці хробаки не навчилися уникати P. aeruginosa через P11, і вони не передали поведінку уникнення своєму потомству або не поділилися їм з сусідніми хробаками. Схоже, що черви-реципієнти також повинні мати Cer1 у своїх геномах, щоб теж навчитися цій поведінці.
Це дослідження ґрунтується на зростаючому обсязі робіт, що показують, як тварини можуть вчитися цим генетичним спогадам один у одного.
Кілька років тому вчені провели обмін пам'яті - також у формі РНК - між двома равликами. Донор був навчений реагувати на стимул певним чином, і реципієнт реагував аналогічним чином, незважаючи на те, що ніколи не піддавався безпосередньому впливу самого стимулу.
Нове дослідження було опубліковано в журналі Cell.