Бактерії передають спогади нащадкам — учені

Бактеріальні клітини можуть «запам'ятовувати» короткі, тимчасові зміни у своєму тілі та найближчому оточенні.

І хоча ці зміни не закодовані в генетиці клітини, вона все одно передає спогади про них своїм нащадкам — протягом кількох поколінь. Про це свідчать результати нового дослідження американських учених, повідомляє прес-служба Північно-Західного університету (США).

Зазначається, що це відкриття не лише кидає виклик давнім припущенням про те, як найпростіші організми передають і успадковують фізичні ознаки, але й може бути використане для нових медичних застосувань.

Наприклад, дослідники можуть обійти стійкість до антибіотиків, тонко змінюючи патогенну бактерію, щоб зробити її нащадків більш чутливими до лікування впродовж поколінь, — наголошується у статті.

За словами учених, основне припущення в бактеріальній біології полягає в тому, що спадкові фізичні характеристики визначаються передусім ДНК.

Але з точки зору складних систем ми знаємо, що інформація також може зберігатися на рівні мережі регуляторних зв’язків між генами. Ми хотіли дослідити, чи існують характеристики, що передаються від батьків до нащадків, які закодовані не в ДНК, а в самій регуляторній мережі, — зазначають дослідники.

Регуляторна мережа є аналогом комунікаційної мережі, за допомогою якої гени впливають один на одного. Тож учені припустили, що саме ця мережа може бути ключем до передачі ознак нащадкам. Щоб перевірити цю гіпотезу, вони звернулися до кишкової палички (E. Coli) — поширеної бактерії та добре вивченого організму.

У випадку з кишковою паличкою весь організм — це одна клітина, — розповідають дослідники. — Вона має набагато менше генів, ніж людська клітина, близько 4 тис. генів на противагу 20 тис. У ній також відсутні внутрішньоклітинні структури, які, як відомо, лежать в основі постійної організації ДНК у дріжджів і множинності типів клітин у вищих організмів.

Учені використали математичну модель регуляторної мережі для моделювання тимчасової деактивації (і подальшої реактивації) окремих генів в E. coli.

Вони виявили, що ці тимчасові збурення можуть спричинити довготривалі зміни, які, за прогнозами, успадковуватимуться протягом кількох поколінь. Наразі команда працює над перевіркою своїх моделей у лабораторних експериментах, — вказано у статті.

Намагаючись пояснити, як клітина може передавати зміни і регуляторній мережі через покоління, учені припускають, що таке збурення викликає у ній незворотну ланцюгову реакцію:

• коли один ген деактивується, це впливає на ген, що знаходиться поруч з ним у мережі;
• коли перший ген реактивується, каскад вже в повному розпалі, оскільки гени можуть утворювати самопідтримувані ланцюги, які після активації стають несприйнятливими до зовнішніх впливів.

Це явище мережі, — наголошують дослідники. — Гени взаємодіють один з одним. Якщо ви порушите один ген, він впливає на інших.

Хоча учені для цього здійснювали деактивацію генів, подібний ефект можуть спричинити різні типи збурень.

Ми також могли змінити середовище клітини, — наголошують дослідники. — Це може бути температура, наявність поживних речовин або рН.

Дослідження також дозволяє припустити, що інші організми мають необхідні елементи для виявлення негенетичної спадковості.

У біології небезпечно вважати, що все є універсальним, — наголошує лідер дослідницької команди Аділсон Моттер. — Але інтуїтивно я очікую, що ефект буде загальним, оскільки регуляторна мережа кишкової палички подібна або простіша, ніж у інших організмів.