Биологи обнаружили, что одноклеточный организм Stentor coeruleus, обитающий в пресных водоемах, способен к ассоциативному обучению – способности связывать события между собой и ожидать, что одно последует за другим.
До сих пор считалось, что такая форма обучения требует хотя бы примитивной нервной системы. Однако у Stentor coeruleus нет ни мозга, ни нейронов, а его тело представляет собой всего одну клетку.
Исследование провела команда ученых под руководством Сэма Гершмана из Гарвардского университета.
В эксперименте инфузории подвергали механическим воздействиям. Сначала исследователи наносили сильные удары по чашке Петри, вызывая защитную реакцию: клетки мгновенно сжимались в плотный шарик. Со временем реакция ослабевала – организмы привыкали к сигналу, переставая реагировать на него.
Затем ученые изменили эксперимент. Они сначала подавали слабый удар, а через секунду – сильный. Со временем все больше инфузорий начинали сжиматься уже после слабого сигнала, словно ожидая последующего сильного воздействия.
Это поведение напоминает классическое условное обучение, описанное физиологом Иваном Павловым, когда организм связывает два события и реагирует на первый сигнал как на предвестник второго.
Контрольный тест подтвердил результат: если подавался только слабый сигнал без сильного удара, клетки почти не реагировали. Это показывает, что инфузории действительно связывали два события между собой, а не просто реагировали на раздражитель.
Ученые также выяснили, что эффективность “обучения” зависит от интервалов между сигналами. Если промежуток слишком большой, клетки “забывают” связь между событиями. Если слишком короткий – они не успевают восстановиться после предыдущего сокращения.
Как именно одноклеточный организм хранит такую “память”, пока неизвестно. По одной из гипотез, в клеточной мембране могут работать молекулярные механизмы-переключатели, которые изменяют реакцию на повторяющиеся сигналы.
Авторы исследования считают, что результаты могут изменить представления о происхождении обучения. Возможно, основы ассоциативного поведения появились задолго до возникновения нервной системы у многоклеточных организмов.
Ассоциативное обучение считается одной из ключевых форм поведения животных и обычно связывается с работой нервной системы и мозга. Однако в последние годы ученые находят признаки обучения у все более простых организмов – от морских беспозвоночных до отдельных клеток, что заставляет пересматривать эволюционные истоки памяти и поведения.
