Биологи приучили слизевика к кофеину

Зоологи из Университета Тулузы обнаружили, что слизевики Physarum polycephalum могут демонстрировать поведение, которое, как считалось ранее, доступно только обладателям нервной системы. Речь идет о привыкании (habituation). В данном случае — к неприятному для слизевика веществу, которое обычно он старается избегать, но, как выяснилось, может «терпеть», если это вещество предъявлять неоднократно. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of Royal Society B.

Под привыканием имеется ввиду такое поведение живого организма, когда в ответ на один и тот же стимул активность ответной реакции снижается. При этом привыкание должно происходить специфически, то есть должно быть направлено на один стимул: если реакция снижается на все стимулы вообще, то речь идет скорее о «поломке» реакции, чем о привыкании.

Кроме того, привыкание должно происходить в рамках жизни одного организма. Например, даже у бактерий иногда наблюдаются эффекты, схожие с привыканием, но они наследуются в поколениях, а не затрагивают единичную бактериальную клетку. Типичным примером привыкания является реакция моллюска на механическое раздражение жабры: со временем животное учится не обращать внимание на легкий стимул, если он предъявляется многократно. Обратный привыканию эффект называется сенситизацией.

В своем эксперименте французские зоологи использовали организм, не имеющий ни нервной системы, ни отдельны нервных клеток. Слизевик Physarum polycephalum представляет собой плазмодий, то есть состоит из множества генетически идентичных ядер, которые объединены одной клеточной мембранной.

Исследователи учили слизевик переползать с одного островка с питательными веществами на другой по мостику из агара. При этом в мостике содержалось некоторое неприятное для организма вещество — хинон либо кофеин. Обычно слизевик старается избегать контакта с ними, но в эксперименте организмы были вынуждены двигаться к питательным веществам. По тому времени, которое затрачивали слизевики (100 отдельных плазмодиев) на преодоление препятствия, ученые оценивали реакцию на раздражитель.

Как и ожидалось, преодоление мостика с неприятными веществами занимало у слизевиков значительно больше времени, чем движение по мостику из простого агара. При этом площать псевдоподии, которая двигалась по мостику, тоже была меньше, — слизевик старался свести контакт к неприятным веществом к минимуму. Однако, ученым удалось зафиксировать и другую особенность: если организму приходилось преодолевать «неприятный» мостик многократно, то постепенно время, которое на это затрачивалось, падало, а размер псевдоподии увеличивался. Другими словами, слизевик привыкал к неприятному веществу и научался его игнорировать.

Важно, что при этом реакция на другое неприятное вещество сохранялась: те слиззевики, кто привыкал к кофеину, по-прежнему избегали хинона и наоборот. Кроме того, привыкание было обратимо: если после серии мостиков с кофеином плазмодии несколько раз двигались по мостику с обычным агаром, то они вновь остро реагировали на появление хинона или кофеина. И избегали его так же, как будто никогда раньше с такими веществами не встречались.

Механизм привыкания, которое обнаружили авторы статьи, остается пока непонятным. У слизевиков нет нервной системы, которая отвечает за подобные реакции у настоящих животных. Скорее всего такое поведение связано с реакцией организма на уровне сенсоров или сигнальной системы: повторяющийся стимул либо меняет чувствительность организма за счет модификации (или изменении числа) рецепторов вещества. Либо внутриклеточные сигнальные реакции, которые обеспечивают хемотаксис, формируют память за счет накопления сигнальных молекул или эпигенетической модификации генома слизевика.

Александр Ершов