Способность к обучению и память — ключевые элементы в животном мире. Обучение на собственном опыте и соответствующая адаптация поведения жизненно важны для животного, живущего в изменчивой и потенциально опасной среде. Эта способность обычно считается прерогативой организмов, наделенных мозгом и нервной системой.
Однако одноклеточные организмы также должны приспосабливаться к изменениям. Обладают ли они способностью к обучению? Бактерии, безусловно, обладают способностью к адаптации, но для их развития требуется несколько поколений, и они в большей степени являются результатом эволюции. Таким образом, группа биологов стремилась найти доказательства того, что одноклеточный организм может обучаться.
Они решили изучить протистов, или слизевую плесень, Physarum polycephalum, гигантскую клетку, которая обитает в тенистых прохладных местах [1] и оказалась наделенной некоторыми удивительными способностями, такими как решение лабиринта, избегание ловушек или оптимизация питания [ 2]. Но до сих пор о его способности учиться было известно очень мало.
Таким образом, в ходе девятидневного эксперимента ученые проверили различные группы этой плесени с горькими, но безвредными веществами, через которые им нужно было пройти, чтобы добраться до источника пищи. Две группы столкнулись либо с «мостом», пропитанным хинином, либо с кофеином, в то время как контрольной группе нужно было только пересечь непропитанный мост. Изначально не желая проходить через горькие вещества, плесневые грибки постепенно осознали, что они безвредны, и пересекали их все быстрее, ведя себя через шесть дней так же, как и контрольная группа. Таким образом, клетка научилась не бояться безвредного вещества после нескольких столкновений с ним — феномен, который ученые называют привыканием.
После двух дней отсутствия контакта с горьким веществом плесень вернулась к своему первоначальному поведению, основанному на недоверии. Более того, протист, привыкший к кофеину, проявил недоверчивое отношение к хинину, и наоборот. Следовательно, привыкание было явно специфичным для данного вещества.Привыкание — это форма рудиментарного обучения, которая была характерна для аплизии (беспозвоночного, также называемого морским зайцем) [3].
Эта форма обучения существует у всех животных, но ранее никогда не наблюдалась у ненейронных организмов. Это открытие слизистой плесени, дальнего родственника растений, грибов и животных, появившихся на Земле примерно за 500 миллионов лет до человека, улучшает существующие представления о происхождении обучения, которое заметно предшествовало происхождению нервной системы. Это также дает возможность изучить типы обучения у других очень простых организмов, таких как вирусы или бактерии.
[1] Эта единственная клетка, которая содержит тысячи ядер, может занимать площадь около квадратного метра и перемещаться в окружающей среде со скоростью, которая может достигать 5 см в час.[2] См. «Даже одноклеточные организмы питаются« умным »способом». https://www.sciencedaily.com/releases/2010/02/100210164712.htm[3] Мягкая тактильная стимуляция сифона животного обычно вызывает защитный рефлекс удаления жабр.
Если повторять безобидную тактильную стимуляцию, этот рефлекс ослабевает и, наконец, исчезает, что указывает на привыкание.