يمكن للبكتيريا تخزين الذكريات وتمريرها للأجيال: ScienceAlert

وفقاً لبحث جديد، فإن الكائن الحي أحادي الخلية الذي لا يحتوي على دماغ أو جهاز عصبي يمكن الحديث عنه قد لا يزال يشكل ذكريات ويمرر تلك الذكريات إلى الأجيال القادمة.

البكتيريا المنتشرة في كل مكان، الإشريكية القولونية، يكون واحدة من أكثر أشكال الحياة المدروسة جيدًا على الأرض، ومع ذلك لا يزال العلماء يكتشفون طرقًا غير متوقعة لبقائه وانتشاره.

اكتشف الباحثون في جامعة تكساس وجامعة ديلاوير الآن نظام ذاكرة محتمل يسمح بذلك بكتريا قولونية “تذكر” تجارب الماضي لعدة ساعات 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 هذه الحالة ليست مثل الذاكرة البشرية الواعية.

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

“لا تمتلك 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 في عالم الأحياء الجزيئية سوفيك بهاتاشاريا من جامعة تكساس.

تعتمد النتائج التي توصل إليها بهاتاشاريا وفريقهم على ارتباطات قوية من أكثر من 10000 اختبار “احتشاد” بكتيري.

كانت هذه التجارب بمثابة اختبار لمعرفة ما إذا كان بكتريا قولونية سوف تتجمع الخلايا الموجودة على لوحة واحدة معًا لتشكل كتلة مهاجرة واحدة تتحرك بنفس المحرك. يشير هذا السلوك بشكل عام إلى أن الخلايا تنضم للبحث بكفاءة عن بيئة مناسبة.

ومن ناحية أخرى متى بكتريا قولونية تتجمع الخلايا معًا لتشكل طبقة حيوية لزجة، وهذه هي طريقتها في استعمار سطح مغذي.

وفي التجارب الأولية كشف الباحثون بكتريا قولونية الخلايا لعدة عوامل بيئية مختلفة لمعرفة الظروف التي أدت إلى الاحتشاد بشكل أسرع.

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

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

بين الجيل الأول بكتريا قولونية الخلايا، يبدو أن هذا هو استجابة بديهية. ولكن بعد تجربة حدث احتشاد واحد فقط، كانت الخلايا التي شهدت انخفاض مستويات الحديد في وقت لاحق من الحياة أسرع وأكثر كفاءة في الاحتشاد من ذي قبل.

علاوة على ذلك، تم نقل هذه الذاكرة “الحديدية” إلى أربعة أجيال متتالية على الأقل من الخلايا الوليدة، والتي تتشكل من انقسام الخلية الأم إلى خليتين جديدتين.

وبحلول الجيل السابع من الخلايا الوليدة، تُفقد تلك الذاكرة الحديدية بشكل طبيعي، على الرغم من إمكانية استعادتها إذا عززها العلماء بشكل مصطنع.

لم يحدد مؤلفو الدراسة بعد الآلية الجزيئية وراء نظام الذاكرة المحتمل أو قابليته للوراثة، لكن الارتباط القوي بين الحديد داخل الخلايا وسلوك الاحتشاد بين الأجيال يشير إلى وجود مستوى من التكييف المستمر في اللعب.

في حين من المعروف أن علم الوراثة يلعب دورًا في تمرير الإعدادات البيولوجية “المتذكرة”. عبر أجيال بكتريا قولونية من خلال تنظيم إعدادات “التشغيل” و”الإيقاف” لجينات معينة، يعتقد الباحثون أن قصر مدة الوراثة يعني أن هذه ليست الآلية الأساسية هنا.

يرتبط الحديد باستجابات الإجهاد المتعددة في البكتيريا. إن تشكل نظام ذاكرة بين الأجيال حوله أمر منطقي تطوريًا للغاية.

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

واحد بكتريا قولونية يمكن للخلية مضاعفة خلال نصف ساعةلذا فإن القدرة على نقل مثل هذه الذاكرة إلى الخلايا الوليدة ربما تكون مفيدة أيضًا في البيئات بطيئة التغير.

“قبل وجود الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض، كانت الحياة الخلوية المبكرة تستخدم الحديد في الكثير من العمليات الخلوية.” يقول بهاتاشاريا.

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

“في النهاية،” بهاتاشاريا ويختتم، “كلما عرفنا المزيد عن سلوك البكتيريا، أصبح من الأسهل مكافحتها.”

ونشرت الدراسة في بناس.