وفقاً لبحث جديد، لا يزال بإمكان كائن حي وحيد الخلية بدون دماغ أو جهاز عصبي تكوين ذكريات ونقلها إلى الأجيال القادمة.
البكتيريا المنتشرة في كل مكان، الإشريكية القولونية، شرق واحدة من أكثر أشكال الحياة دراسة على الأرض، ومع ذلك يواصل العلماء اكتشاف طرق غير متوقعة للبقاء والانتشار.
اكتشف الباحثون في جامعة تكساس وجامعة ديلاوير 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 يتحدث عنها العلماء في هذه الحالة ليست مثل الذاكرة البشرية الواعية.
ظاهرة الذاكرة البكتيرية بالأحرى يصف كيف تؤثر المعلومات من التجارب السابقة على عملية صنع القرار الحالية.
“ليس لدى البكتيريا أدمغة، لكنها تستطيع جمع معلومات حول بيئتها، وإذا واجهت تلك البيئة بشكل متكرر، فيمكنها تخزين تلك المعلومات والوصول إليها بسرعة لاحقًا لمصلحتها”. يشرح كبير علماء الأحياء الجزيئية سوفيك بهاتاشاريا من جامعة تكساس.
تعتمد النتائج التي توصل إليها بهاتاشاريا وفريقهم على ارتباطات قوية من أكثر من 10000 اختبار للتجمعات البكتيرية.
تم اختبار هذه التجارب لمعرفة ما إذا كان بكتريا قولونية ستتجمع الخلايا الموجودة على صفيحة واحدة معًا لتشكل كتلة مهاجرة واحدة تتحرك بنفس المحرك. يشير هذا السلوك عمومًا إلى أن الخلايا تتجمع معًا لتبحث بكفاءة عن بيئة مناسبة.
ومن ناحية أخرى متى بكتريا قولونية تتجمع الخلايا معًا في غشاء حيوي لزج، وهذه هي طريقتها في استعمار سطح المغذيات.
خلال التجارب الأولى، كشف الباحثون بكتريا قولونية الخلايا لعدة عوامل بيئية مختلفة لمعرفة الظروف التي تسببت في الاحتشاد بسرعة أكبر.
في النهاية، وجد الفريق أن الحديد داخل الخلايا هو أفضل مؤشر على ما إذا كانت البكتيريا تتحرك أو تبقى هناك.
وارتبطت مستويات الحديد المنخفضة باحتشاد أسرع وأكثر كفاءة، في حين أدت المستويات الأعلى إلى نمط حياة أكثر استقرارا.
بين الجيل الأول بكتريا قولونية الخلايا، بدا الأمر وكأنه إجابة بديهية. ولكن بعد تجربة حدث احتشاد واحد فقط، كان أداء الخلايا التي شهدت انخفاض مستويات الحديد في وقت لاحق من الحياة أسرع وأكثر كفاءة من ذي قبل.
بالإضافة إلى ذلك، تم نقل هذه الذاكرة “الحديدية” إلى أربعة أجيال متتالية على الأقل من الخلايا الوليدة، التي تكونت من انقسام الخلية الأم إلى خليتين جديدتين.
وبحلول الجيل السابع من الخلايا الوليدة، تُفقد هذه الذاكرة الحديدية بشكل طبيعي، على الرغم من إمكانية استعادتها إذا قام العلماء بتقويتها بشكل مصطنع.
لم يحدد مؤلفو الدراسة بعد الآلية الجزيئية وراء نظام الذاكرة المحتمل أو قابلية توريثه، لكن الارتباط القوي بين الحديد داخل الخلايا وسلوك الاحتشاد بين الأجيال يشير إلى وجود مستوى من التكييف المستمر في اللعب.
على الرغم من أنه من المعروف أن علم الوراثة يلعب دورًا في اجتياز المعلمات البيولوجية “المحفوظة”. عبر أجيال بكتريا قولونية ومن خلال تنظيم إعدادات “التشغيل” و”الإيقاف” لجينات معينة، يعتقد الباحثون أن قصر مدة الوراثة يعني أن هذه ليست الآلية الرئيسية هنا.
يرتبط الحديد باستجابات الإجهاد المتعددة في البكتيريا. إن تكوين نظام ذاكرة بين الأجيال حوله أمر منطقي للغاية من منظور تطوري.
يمكن لنظام الذاكرة المعتمد على الحديد أن يساعد بكتريا قولونية التكيف مع الظروف البيئية السيئة أو المضادات الحيوية.
مفردة أو فردية بكتريا قولونية يمكن للخلية مضاعفة في نصف ساعةوبالتالي فإن القدرة على نقل مثل هذه الذاكرة إلى الخلايا الوليدة ربما تكون مفيدة أيضًا في البيئات التي تتطور ببطء.
“قبل وجود الأكسجين في الغلاف الجوي للأرض، كانت الحياة الخلوية البدائية تستخدم الحديد في العديد من العمليات الخلوية”. قال بهاتاشاريا.
“الحديد ليس ضروريًا لأصل الحياة على الأرض فحسب، بل لتطورها أيضًا. ومن المنطقي أن تستخدمه الخلايا بهذه الطريقة.”
“في النهاية”، بهاتاشاريا ويخلص، “كلما عرفنا المزيد عن سلوك البكتيريا، أصبح من الأسهل محاربتها.”
ونشرت الدراسة في بناس.
