Черви делятся «воспоминаниями», обменивая РНК, чтобы предупреждать об опасности
Исследование основывается на растущем объеме работ, показывающих, как животные могут учиться этим генетическим воспоминаниям друг у друга
Обмен информацией имеет решающее значение для выживания видов, но как простые формы жизни, такие как черви, распространяют информацию? Новое исследование ученых из Принстона показало, что крошечные круглые черви могут передавать “воспоминания” своим соседям, а также передавать их своим потомкам из поколения в поколение.
C. elegans — вид круглых червей, общий как для лабораторных экспериментов, так и для почвенной среды. Он питается бактериями, но не каждая бактерия, с которой он сталкивается, является пищей – бактерия под названием P. aeruginosa очень опасна для них. Если она их не убивает, то черви учатся больше не возвращаться к этой бактерии. Но это не очень эффективная система, если каждый отдельный червь должен усвоить этот урок на собственном горьком опыте.
Несколько лет назад команда ученых из Принстона обнаружила, что у C. elegans есть короткий путь. Черви, которые ранее ели P. aeruginosa, генетически передадут поведение избегания своим потомкам в течение четырех поколений. При ближайшем рассмотрении они обнаружили, что черви, которые съели бактерии, поглотили небольшую РНК, называемую Р11, которая вызвала сигнал в их зародышевых репродуктивных клетках. Будущие детеныши червей, рожденные от этого взрослого, будут затем получать тот же сигнал, передаваемый определенному нейрону, который управляет их поведением.
Учить своих детей — это одно, но есть ли у червей способ предупредить других взрослых об опасности? В новом исследовании ученые обнаружили, что C. elegans может передавать одни и те же генетические “воспоминания” окружающим, распространяя избегающее поведение по всему сообществу.
“Мы обнаружили, что один червь может научиться избегать этой патогенной бактерии, и если мы измельчим этого червя или даже просто используем среду, в которой плавают черви, и дадим эту среду или лизат (продукт лизиса бактерий) измельченного червя другим червям, эти черви «научатся «также избегать патогена», — говорит Колин Мерфи, ведущий автор исследования.
Интересно, что черви, которых учили избегать бактерий, также передавали уроки своим потомкам в течение четырех поколений, предполагая, что действует тот же механизм. Исследователи точно изучили, из чего состоял сигнал, и обнаружили, что это, по-видимому, вирусоподобный генетический элемент, называемый ретротранспозоном, который они на каком-то этапе впитали из окружающей среды.
“Мы обнаружили, что ретротранспозон под названием Cer1, который образует вирусоподобные частицы, по-видимому, переносит память не только между тканями (от зародышевой линии червя до его нейронов), но и между отдельными представителями вида”, — говорит Мерфи. “Мы считаем, что Cer1 может дать червям преимущество в их борьбе с патогенами, даже если приобретение Cer1 в его геноме может быть вредным для червя в непатогенных условиях”.
Чтобы подтвердить подозрение, исследователи провели эксперимент, отключив Cer1 в геноме. Конечно же, эти черви не научились избегать P. aeruginosa через P11, и они не передали поведение избегания своему потомству или не поделились им с соседними червями. Похоже, что черви-реципиенты также должны иметь Cer1 в своих геномах, чтобы тоже научиться этому поведению.
Это исследование основывается на растущем объеме работ, показывающих, как животные могут учиться этим генетическим воспоминаниям друг у друга.
Несколько лет назад ученые провели обмен памяти – также в форме РНК – между двумя улитками. Донор был обучен реагировать на стимул определенным образом, и реципиент реагировал аналогичным образом, несмотря на то, что никогда не подвергался непосредственному воздействию самого стимула.
Новое исследование было опубликовано в журнале Cell.