Инфузория решила, потом передумала, снова передумала, затем сбежала

Инфузория Stentor roeseli

Одноклеточным существам зачастую отказывают в сложном поведении, ссылаясь на отсутствие у них нервной системы и хоть какой-то мало-мальской мозгульки. Но вот нашлась инфузория-трубач, чье избегательное поведение сравнимо по сложности разве что с человеком-трубачом!

В далеком 1906 году видный американский зоолог Герберт Спенсер Дженнингс, генетик и евгенист, опубликовал работу «Поведение низших организмов», где среди прочих описывался занятный эксперимент с трубачом Stentor roeseli, в которого Дженнингс прыскал из пипеточки порошковым кармином – красителем и раздражителем. В ответ инфузория продемонстрировала целую серию поведенческих реакций: сначала она отклонилась в сторону от неприятных частиц, затем изменила направление вращения ресничек и стала отбрасывать порошок ото рта подальше, потом скукожилась и, наконец, открепилась от субстрата и уплыла. Эти реакции выстроились в своего рода иерархическую последовательность – от наиболее к наименее предпочтительной. Для одноклеточного существа это весьма сложное поведение!

Реакции инфузории-трубача Stentor roeseli в эксперименте Герберта Дженнингса. Так же и человек-трубач, если его вдруг начинают закидывать помидорами, уклоняется, отмахивается инструментом, сворачивается ничком на полу, затем убегает со сцены.

Эксперимент вызвал широкий интерес в научной среде, однако последующие попытки повторить его – в частности, в исследовании 1967 года – не увенчались успехом, и вскоре об опытах Дженнингса забыли. Но около десяти лет назад на одной из лекций о них услышал Джереми Гунавардена, системный биолог и математик из Гарвардской медицинской школы (США). Он нашел «разоблачительную» статью 1967 года и с удивлением обнаружил, что ее авторы использовали в опытах совсем другого трубача – Stentor coeruleus, который предпочитает свободно плавать, а не сидеть и кормиться на субстрате. Неудивительно, что им не удалось воспроизвести эксперимент Дженнингса!

Гунавардена загорелся мыслью повторить его с правильным трубачом, Stentor roeseli. Поначалу никто в его лаборатории не заинтересовался старинным экспериментом: наблюдения в микроскоп за живностью – это ванильный олдскул, куда моднее и актуальнее анализировать молекулярную информацию на компе! Ох уж эти миллениалы. Но в конце концов ему удалось найти постдока и студента, которые приняли предложение: окей, бумер, давай сюда свою инфузорию. А инфузории-то и нету. Везде искали: в местных водоемах, лужах, в канализации, в носу друг у друга – нетути. В конце концов нужные трубачи нашлись по другую сторону Атлантики, в пруду на территории одного гольф-клуба в Манчестере (Англия), откуда и были переправлены через океан чопорным поставщиком.

Инфузории тоже оказались миллениалами: на старомодный кармин они принципиально не реагировали, зато на малюсенькие бусинки из полистирола – еще как! Они отклонялись, отбрасывали, скукоживались, уплывали – продемонстрировали все реакции, более ста лет назад описанные Дженнингсом! Правда, особой иерархии этих реакций поначалу выявить не удалось, индивидуумы вели себя по-разному: один отгибался и отшвыривал от себя противный пластик, после чего с отвращением ужимался, другого из раза в раз кукожило, третий чередовал ужимки с отклонениями.

Но Гунавардена и его соратники не были бы вычислительными биологами, если бы не попытались найти закономерности во всем этом поведенческом раздрае с помощью старых добрых методов статистики и хитрых алгоритмов. Проанализировав данные, они все-таки обнаружили иерархию: в большинстве случаев S. roeseli сперва отклонялись и откидывали частички, часто одновременно, а если раздражение не прекращалось, сокращались или уплывали – две последние реакции почти всегда следовали за двумя первыми. Кроме того, трубачи ни разу не пытались открепиться и уплыть, не попробовав прежде скукожиться. Поведенческие предпочтения – налицо.

«Сперва их действия довольно просты, но если продолжить стимуляцию, то они «решают» попробовать что-то еще, – восхищается Гунавардена. – У этих трубачей нет мозга, но, кажется, есть какой-то механизм, позволяющий им «передумать» в случае затянувшегося раздражения. Эта иерархия дает нам яркое представление о некой форме относительно сложных расчетов, происходящих внутри организма при принятии решений в пользу того или иного поведения».

Что любопытно, решение о сокращении либо убегании инфузории принимали практически с равной вероятностью независимо от предыдущей активности – как если бы они подбрасывали монетку, говорит Гунавардена. «Мне не приходит в голову ни один известный молекулярный механизм, который позволил бы им принимать решения таким образом, – разводит руками ученый. – Полагаю, этот эксперимент наводит на мысль о существовании – чисто теоретически – некой способности к «познанию» у клеток, позволяющей им обрабатывать сложную информацию и принимать ответные решения».

Вообще инфузории – удивительные умницы с точки зрения клеточно-молекулярной биологии: они способны к геномным перестройкам, регенерации из жалкого фрагмента кортекса и даже «кортикальному наследованию» в ламаркианской манере. Они широко распространены на нашей планете, и многие из них являются верховными хищниками в водных микросообществах. Тот же S. roeseli, сам одноклеточный, охотится на коловраток – многоклеточных животных, у которых есть нервная система! Таким хищным малюткам просто необходимо быть умными – чтобы понимать, где искать добычу, чего избегать, куда отклониться, когда скукожиться. Уж точно они не глупее современной молодежи, считает Гунаварденыч.


Текст: Виктор Ковылин. Научная статья: Current Biology (Dexter et al., 2019)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вам понравилось его читать и вы хотите поделиться информацией с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем только рады. С уважением, Батрахоспермум.

Вас также могут заинтересовать статьи:
Как одноклеточные водорослюшки затыкают рот едой
Морскую звезду выворачивает от этой вашей любви
500-летний научный эксперимент и другие долгосрочные опыты

Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение