يمكن للبكتيريا تخزين الذكريات وتمريرها للأجيال: تنبيه علمي

وفقاً لبحث جديد، لا يزال بإمكان كائن حي وحيد الخلية بدون دماغ أو جهاز عصبي تكوين ذكريات ونقل تلك الذكريات إلى الأجيال القادمة.

البكتيريا المنتشرة في كل مكان، الإشريكية القولونية، هنالك أحد أكثر أشكال الحياة المدروسة جيدًا وعلى الأرض، لا يزال العلماء يكتشفون طرقًا غير متوقعة لبقائها وانتشارها.

اكتشف الباحثون في جامعة تكساس وجامعة ديلاوير الآن نظام ذاكرة محتمل. بكتريا قولونية “تذكر” تجارب الماضي لساعات وأجيال بعد ذلك.

ويقول الفريق إنه على حد علمهم، لم يتم اكتشاف هذا النوع من الذاكرة البكتيرية من قبل.

ومن الواضح أن الذاكرة التي يناقشها العلماء في هذا الموضوع ليست مثل ذاكرة الإنسان الواعية.

بدلا من ذلك ظهرت ظاهرة الذاكرة البكتيرية يصف كيف تؤثر المعلومات من التجارب السابقة على عملية صنع القرار الحالية.

“ليس لدى البكتيريا أدمغة، لكنها تستطيع جمع المعلومات من بيئتها، وإذا واجهت تلك البيئة بشكل متكرر، يمكنها تخزين تلك المعلومات والوصول إليها بسرعة لاحقًا لمصلحتها.” يشرح الباحث الرئيسي من جامعة تكساس هو عالم الأحياء الجزيئي سوفيك بهاتاشاريا.

تعتمد النتائج التي توصل إليها بهاتاشاريا وفريقه على ارتباطات قوية لأكثر من 10000 اختبار “تجميع” بكتيري.

هذه الاختبارات تختبر ذلك بكتريا قولونية تتجمع الخلايا الموجودة في نفس اللوحة معًا ككتلة مهاجرة تتحرك بمحرك واحد. يشير هذا السلوك عادة إلى أن الخلايا تتحد لتبحث بشكل فعال عن بيئة مناسبة.

ومن ناحية أخرى متى بكتريا قولونية تلتصق الخلايا ببعضها البعض في غشاء حيوي لزج، وهي طريقتها في استعمار سطح المغذيات.

وفي التجارب الأولية كشف الباحثون بكتريا قولونية الخلايا إلى العوامل البيئية المختلفة لمعرفة الظروف التي تسببت في أسرع انتشار.

في نهاية المطاف، وجد الفريق أن الحديد داخل الخلايا كان مؤشرا قويا على ما إذا كانت البكتيريا تتحرك أو تبقى.

وارتبطت المستويات المنخفضة من الحديد بتراكم أسرع وأكثر كفاءة، في حين أدت المستويات الأعلى إلى نمط حياة أكثر استقرارا.

بين الجيل الأول بكتريا قولونية ويبدو أن الخلايا كانت استجابة غريزية. ولكن بعد تعرضها لحدث احتشاد واحد فقط، كانت الخلايا التي شهدت انخفاض مستويات الحديد في وقت لاحق من الحياة أسرع وأكثر كفاءة من ذي قبل.

علاوة على ذلك، يتم تمرير هذه الذاكرة “الحديدية” إلى أربعة أجيال على الأقل من الخلايا الوليدة، والتي تتشكل عندما تنقسم الخلية الأم إلى خليتين جديدتين.

وبحلول الجيل السابع من الخلايا الوليدة، تُفقد تلك الذاكرة الحديدية بشكل طبيعي، ويمكن للعلماء استعادتها إذا عززوها اصطناعيًا.

لم يحدد مؤلفو الدراسة بعد نظام ذاكرة محتمل أو آلية جزيئية وراء توريثه، لكن العلاقة القوية بين الحديد داخل الخلايا وسلوك الاحتشاد الخلالي تشير إلى وجود مستوى تكييف مستمر في اللعب.

ويلعب علم الوراثة اللاجينية دورًا أيضًا “الذاكرة” تتجاوز الأنظمة البيولوجية عبر الأجيال بكتريا قولونية ومن خلال تنظيم إعدادات “التشغيل” و”الإيقاف” لجينات معينة، يعتقد الباحثون أن فترة الوراثة القصيرة ليست الآلية الأساسية هنا.

تم ربط الحديد بالعديد من استجابات الإجهاد في البكتيريا. إن نظام الذاكرة الوسيط له معنى تطوري كبير للبناء عليه.

قد يساعد نظام الذاكرة المعتمد على الحديد بكتريا قولونية التكيف مع الظروف البيئية المعاكسة أو المضادات الحيوية.

واحد بكتريا قولونية يمكنه الذهاب مضاعفة في نصف ساعةوبالتالي فإن القدرة على تمرير مثل هذه الذاكرة إلى الخلايا الوليدة تكون مفيدة حتى في البيئات المتغيرة ببطء.

“قبل وجود الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض، استخدمت الحياة الخلوية المبكرة الحديد في العديد من العمليات الخلوية.” هو يقول بهاتاشاريا.

“كان الحديد مهمًا ليس فقط في أصل الحياة على الأرض، ولكن أيضًا في تطور الحياة. ومن المنطقي أن تستخدمه الخلايا بهذه الطريقة”.

“أخيرًا،” بهاتاشاريا ويختتم، “كلما عرفنا المزيد عن سلوك البكتيريا، أصبح من الأسهل محاربتها.”

ونشرت الدراسة في بناس.