Мы все услышали о собаках Павлова, известные собаки, обученные российским физиологом Иваном Павловым связать еду со звуком звонка. Теперь, ученые нашли, что бактерии могут быть способны к подобному поведению – способность, никогда не замечаемая в таких простых организмах.Исследователи уже знают, что микроорганизмы могут организовать простые ответы на изменения в их окружающей среде, такие как колебания кислотности, путем изменения их внутренних работ. Если изменения являются достаточно регулярными, бактерии могут ответить загодя.
Но биолог систем Саид Тэвэзои из Принстонского университета задался вопросом, были ли микроорганизмы способны к более сложному рассуждению. Могли они, например, учатся соответствовать сигналу, регулярно не происходившему с вероятным будущим событием? Если так, бактерия могла улучшить свои возможности выживания путем включения приоритетного ответа на то событие.
Tavazoie и коллеги сначала управляли машинным моделированием, чтобы определить, могла ли бы простая система развить такое поведение. Они создали окружающую среду, населяемую путем развития виртуальных жуков.
Организмы собрали больше энергии, если они могли бы «узнать», что определенные сигналы предшествовали прибытию еды, и начните приоритетный метаболический ответ. Даже когда сигнальные комбинации стали более сложными, популяция смогла развить правильные ответы, сообщает бригада онлайн на этой неделе в Науке.Исследователи тогда искали доказательства этой способности в кишечной палочке бактерии. Поскольку E. coli становится теплее, когда он входит в человеческий рот – переправленный в на некотором старом мясном рулете, возможно – и затем должен скоро бороться с низкими кислородными уровнями, когда он проходит в толстую кишку, бригада рассуждала, что бактерия могла бы использовать температуру в качестве сигнала для подготовки к предстоящему отсутствию кислорода.
Действительно, когда исследователи подняли тепло в блюде E. coli, жуки, набранные вниз деятельность в генах, обычно работающих в условиях высокого кислорода. Но истинное испытание прибыло, когда бригада щелкнула нормальной ассоциацией, вырастив бактерии в условиях, в которых высокие кислородные уровни следовали за повышениями температуры. Меньше чем 100 поколений позже, бактерии прекратили включать свой ответ низкого кислорода после выставки к высоким температурам, предположив, что они развились для ломки ассоциации.Исследование является «первой убедительной демонстрацией», что бактерии могут использовать внешние стимулы для предвидения событий, говорит Майкл Трэвисано, эволюционный биолог в Миннесотском университете, Городах-побратимах.
Работа могла открыть новые способы объяснить озадачивающее поведение микробовых патогенов, которые могли бы использовать прогнозирующие сигналы изменить их поверхность клеток и избежать нависшего свободного нападения хозяина. «Если это делает что-то, что Вы не понимаете, возможно это ожидает экологическое изменение», говорит он.