И бактерије уче, ако нисте знали

МИКРОБИОЛОГИЈА 
Научници кажу да су у стању да науче бактерију да се понаша као пас у чувеним огледима руског научника Ивана Павлова пре једног столећа! Четвороножни кућни љубимац лучио је пљувачку на звук звона (условни рефлекс).

Једноћелијски организми се увежбају да повезују један подражај (стимулус) с другим користећи молекуларна кола, навели су истраживачи из Немачке, Холандије и Велике Британије (часопис „Journal of the Royal Society Interface”). Увећавају се изгледи подучавањa сићушних створењаца новим смицалицама, наводећи их да се понашају као стражари у људском телу, приправни да уоче опасност и одазову се на прве наговештаје. Претпоставка се заснива на томе да су једноћелијски организми способни да повезују подстицаје истовремено примењене, што показује теоријско промишљање Крисанте Фернанда из Националног института за медицинска истраживања у Лондону.

Као у случају с поменутим кучетом, а и осталим примерима асоцијативног учења, бактерије се подучавају да граде јаче везе између два стимулуса што се чешће јављају заједно. Појаву је 1945. растумачио канадски неуропсихолог Доналд Хеб, а названа је хебијанско учење: често се испољава у околностима када се нерви, који у исти мах опаљују, међусобно повезују. Код гладног џукца ћелије покренуте мирисом хране успостављале су физичку везу с посестримама истог трена када се зачуо звук звона. Према дотичном тумачењу, што се чешће два подстицаја истовремено укључе, снажнија је међусобна веза или тзв. „синаптичка тежина”.

Бактерије, наравно, немају ни нерве, ни синапсе; и поред тога, постоје назнаке да су једноћелијски организми у стању да уче. Седамдесетих година прошлог века Тод Хенеси је тврдио да се папучица (парамецијум), једноћелијски организам у језерцима, може увежбавати у лабораторији. Излагао их је електричној струји и то повезивао са звучним сигналом, тврдећи да створењца пливају удаљавајући се од звука што нису раније чинила. Налаз никада није ваљано поновљен, али је најавио занимљиву могућност да је нека врста асоцијативног учења могућа код једноћелијског живота.

Сада је Крисанте Фернандо предложио како бактерије обучавати. Осмислио је ћелијско коло од неколико гена и њихових покретача (промотер) за стварање беланчевина (транскрипциони чиниоци) који су се међусобно укључивали и искључивали попут дигиталног електричног кола. Истраживачко се састојало од три измишљена гена: два, А и Б, творе беланчевине pA и pB које делују (реагују) с другим транскрипционим чиниоцима, iA и iB што укључују трећи ген, Ц.

Генски производи pA и pB потрајали су у ћелији, и отуда су се понашали као меморија која дуго траје, што је донекле одговарало синаптичким тежинама у огледима с Павловљевим псом. Само здружени са овим молекулима, iA и iB (аналогни су мирису и звону) имају учинак. Захваљујући спаривању iA и iB које су извели истраживачи, бактерија делује на иБ, а раније је само на иА; значи научена је првом понашању.

Ева Јаблонка, теоријски биолог на Универзитету у Тел Авиву, сасвим је сагласна: „Иако је појмовно помало запетљано, мислим да оне, заиста, показују асоцијативно учење.” Образац (модел) је утемељен на претпоставци да се такво хемијско-генетичко коло може склопити и уградити у бактерију као што је ешерихија, што је за ову научницу, која је недавно објавила чланак на тему условљавања у једноћелијским организмима, теоријски сасвим могуће јер не види велику препреку.

Крисанте Фернандо процењује да би изазване промене код бактерија могле да трају 30 минута, а толики је животни век ешерихије; „учење” би, дакле, постало наследно. Велика је вештина оспособити микроорганизме да препознају хемијска збивања (процеси) у телу повезана са опасношћу, а то је неповољан или претећи одговор на лек или присуство ћелија тумора, означавајући почетак испуштања у одређеним ткивима.

У току су испитивања генетски измењених бактерија да, укључујући се на даљину, ослобађају свакојаке лекарије: пре три године предложено је да се такав поступак користи у лечењу сиде другом врстом вируса.

-----------------------------------------------------------

Размишља унапред

Бактерије су скромни једноћелијски организми, али су у стању да предвиде редовне догађаје, као што је долазак дана, захваљујући својем унутрашњем сату. Ново истраживање показује да предосете и припреме се за спорадична збивања, уколико им претходи поуздана најава.

Каква врста догађаја? Да би населила утробу сисара, ешерихија коли најпре мора ући у уста човека који обедује где доживи пораст температуре, а мало касније заврши у цревима, с веома мало кисеоника и жестоким супарништвом осталих микроскопских насељеника.

Када су на Универзитету Принстон подигли топлоту са 25 на 37 Целзијусових степени, микроорганизми су одмах искључили гене умешане у аеробно дисање (захтева кисеоник) и укључили сабраћу која управљају анаеробним (без кисеоника). Потом су их више пута излагали порасту кисеоника, али тек после повишења температуре, што готово није вероватно у природи. Урођени одговор изазван мањком кисеоника ишчезао је за неколико стотина генерација, потврђујући да је предвиђање бактерија прилагодљиво и да је последица природног одабира.