Yeni bir araştırmaya göre, beyni ya da sinir sistemi olmayan tek hücreli bir organizma yine de anılar oluşturabilir ve bu anıları gelecek nesillere aktarabilir. Yeryüzünde her yerde bulunan Escherichia coli bakterisi, üzerinde en çok çalışılan yaşam formlarından biri olmasına rağmen bilim insanları hala hayatta kalması ve yayılması için beklenmedik yollar keşfetmeye devam ediyor.
Teksas Üniversitesi ve Delaware Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, E. coli'nin geçmiş deneyimlerini birkaç saat ve sonraki nesiller boyunca 'hatırlamasını' sağlayan potansiyel bir hafıza sistemini ortaya çıkardı.
Ekip, bildikleri kadarıyla bu tür bir bakteriyel hafızanın daha önce ortaya çıkarılmadığını söylüyor.
Açıkçası, bilim insanlarının bu durumda tartıştığı hafıza, bilinçli insan hafızası ile aynı değil.
Bakteriyel hafıza olgusu bunun yerine geçmiş deneyimlerden gelen bilgilerin mevcut karar verme sürecini nasıl etkilediğini açıklıyor.
UT'den baş araştırmacı moleküler biyobilimci Souvik Bhattacharyya, "Bakterilerin beyinleri yoktur, ancak çevrelerinden bilgi toplayabilirler ve bu ortamla sık sık karşılaşmışlarsa, bu bilgileri depolayabilir ve daha sonra kendi yararları için hızlı bir şekilde erişebilirler" diyor.
Bhattacharyya ve ekibinin bulguları, 10.000'den fazla bakteriyel 'sürüleşme' deneyinden elde edilen güçlü ilişkilere dayanıyor.
Bu deneyler, tek bir plaka üzerindeki E. coli hücrelerinin aynı motorla hareket eden tek bir göç eden kütle halinde bir araya gelip gelmeyeceğini görmek için test ediliyordu. Bu tür davranışlar genellikle hücrelerin uygun bir ortamı verimli bir şekilde aramak için birleştiğini gösterir.
Öte yandan, E. coli hücreleri yapışkan bir biyofilm halinde bir araya toplandığında, bu onların besleyici bir yüzeyi kolonize etme yoludur.
İlk deneylerde araştırmacılar, hangi koşulların kümelenmeyi en hızlı tetiklediğini görmek için E. coli hücrelerini birkaç farklı çevresel faktöre maruz bıraktı.
Sonuçta ekip, hücre içi demirin bakterilerin hareket edip etmemesinin en güçlü belirleyicisi olduğunu buldu.
Düşük demir seviyeleri daha hızlı ve daha verimli sürü oluşturmayla ilişkilendirilirken, daha yüksek seviyeler daha yerleşik bir yaşam tarzına yol açtı.
Birinci nesil E. coli hücreleri arasında bu sezgisel bir tepki gibi görünüyordu. Ancak sadece bir sürü oluşturma olayı yaşadıktan sonra, yaşamlarının ilerleyen dönemlerinde düşük demir seviyeleri yaşayan hücreler, sürü oluşturma konusunda öncekinden daha hızlı ve daha verimli oldular.
Dahası, bu 'demir' hafızası, ana hücrenin iki yeni hücreye bölünmesiyle oluşan en az dört nesil yavru hücreye aktarıldı.
Yedinci nesil yavru hücrelere gelindiğinde, bu demir hafızası doğal olarak kayboldu – ancak bilim insanları bunu yapay olarak güçlendirirse yeniden kazanılabilir.
Çalışmanın arkasındaki yazarlar, potansiyel hafıza sisteminin veya kalıtılabilirliğinin arkasındaki moleküler mekanizmayı henüz tanımlayamadılar, ancak hücre içi demir ile nesiller arası sürü davranışı arasındaki güçlü ilişki, oyunda bir düzeyde kalıcı koşullanma olduğunu gösteriyor.
Epigenetiğin, belirli genlerin 'açık' ve 'kapalı' ayarlarını düzenleyerek 'hatırlanan' biyolojik ayarların E. coli nesilleri boyunca aktarılmasında rol oynadığı bilinse de, araştırmacılar kalıtsallığın kısa sürmesinin bunun buradaki birincil mekanizma olmadığı anlamına geldiğine inanıyor.
Demir, bakterilerdeki çoklu stres tepkileriyle bağlantılıdır. Nesiller arası bir hafıza sisteminin bunun etrafında oluşması evrimsel açıdan çok mantıklı.
Demir temelli bir hafıza sistemi E. coli'nin kötü çevresel koşullara veya antibiyotiklere uyum sağlamasına yardımcı olabilir.
Tek bir E. coli hücresi yarım saat içinde iki katına çıkabilir, bu nedenle böyle bir hafızayı yavru hücrelere aktarma yeteneği muhtemelen yavaş değişen ortamlarda da faydalıdır.
Bhattacharyya, "Dünya atmosferinde oksijen bulunmadan önce, erken hücresel yaşam pek çok hücresel süreç için demir kullanıyordu" diyor.
"Demir sadece Dünya'daki yaşamın kökeninde değil, aynı zamanda yaşamın evriminde de kritik bir öneme sahip. Hücrelerin onu bu şekilde kullanması mantıklı."
"Bhattacharyya sözlerini şöyle tamamlıyor: "Sonuç olarak, bakterilerin davranışları hakkında ne kadar çok şey bilirsek, onlarla mücadele etmek de o kadar kolay olur."
Çalışma PNAS'ta yayınlandı.
