الأغشية الحيوية البكتيرية لها “ذاكرة” تعمل بطريقة مشابهة للخلايا العصبية

البكتيريا ليست معروفة جيدًا بذكائها. إنهم يكبرون، يتأقلمون، ويكبرون أكثر، لكننا عادة لا نمسكهم وهم يتذكرون الأشياء.

الآن، استخدم باحثون من جامعة كاليفورنيا (UC)، سان دييغو، الضوء لطباعة “ذاكرة” على غلاف حيوي بكتيري – واكتشفوا أن الميكروبات تصرفت بشكل مثير للدهشة مثل الخلايا العصبية.

قال عالم الأحياء الجزيئية بجامعة كاليفورنيا سان دييغو غورول سول (Gürol Süel) لـ ScienceAlert: “يظهر عملنا لأول مرة أن البكتيريا البسيطة يمكنها ترميز الذاكرة على مستوى إمكاناتها للغشاء الخلوي، والتي تشبه عملية الذاكرة للخلايا العصبية في الدماغ”.

“لقد فوجئنا عندما وجدنا أن الآلية التي يتم من خلالها تكوين الذاكرة، متشابهة بين البكتيريا والخلايا العصبية، لأن هذه أنظمة تطورية بعيدة جدًا.”

عندما “تطلق” الخلايا العصبية في أدمغتنا، تتدفق الأيونات إلى الفجوة الصغيرة بين الخلايا العصبية، فتخبر العصيبة التالية بأنه تم تلقي رسالة، مما يدفعها إلى الاستمرار في تمرير هذه الرسالة.

ينتج عن تدفق الأيونات إحتمالات أغشية خلوية – فرق في الشحنة الكهربائية بين داخل الخلية وخارجها. تستخدم جميع الكائنات الحية هذه الظاهرة تقريبًا لتشغيل آليات الطاقة في الغشاء الخلوي ونقل الإشارات بين مناطق مختلفة من الجسم.

في الخلايا العصبية، من المعروف أن هذا التغيير في إمكانات الغشاء الخلوي تشارك في عملية تكوين الذاكرة. الآن، يبدو أن شيئًا مشابهًا يمكن أن يحدث في الأغشية الحيوية.

وأوضح سول أن “إمكانات الغشاء هذه هي خاصية أساسية تشترك فيها جميع الخلايا الحية، ولا سيما المدروسة جيدًا في الخلايا العصبية”.

“البكتيريا التي تعرضت للضوء، أظهرت باستمرار إمكانات غشائية مختلفة مقارنة بتلك البكتيريا التي لم تتعرض لها، وبالتالي كان من الواضح أن هذه البكتيريا ” تذكر” تعرضها للضوء”.

نظر الفريق إلى أنواع بكتيرية بسيطة تسمى عصية العشب (Bacillus subtilis) وأعطاهم ضوءاً مدته خمس ثوانٍ من الضوء الأزرق من الليزر. ووجدوا أن هذا الضوء يتسبب في تغير في إمكانات الغشاء – حيث تتدفق الأيونات باستمرار من الخلية، ثم تعود مرة أخرى. ظل هذا التأثير عالقًا لعدة ساعات بعد التعرض للضوء.

يقول عالِم الأحياء التطوري أولين سيلاندر (Olin Silander) من جامعة ماسي أوكلاند في نيوزيلندا: “تم تنفيذ النماذج جيدًا، وكذلك العمل التجريبي مع الموائع الدقيقة والإثارة الخفيفة، بعض الأقسام أقل إقناعًا”.

“يقترح المؤلفون أن أحد الجينات (yugO) هو قناة بوتاسيوم ضرورية لتحفيز الضوء للعمل في الأغشية الحيوية. ومع ذلك، لاحظ مؤلفون آخرون أن yugO ضروري بالفعل لتشكيل الأغشية الحيوية على الإطلاق.”

نظرًا لأن البكتيريا قد تم هندستها وراثيًا لتتألق عندما يرتفع تركيز مراسل محتمل الغشاء ثيوفلافين- T، تمكن فريق البحث من مشاهدة الفيلم الحيوي جسديًا أثناء نبضه.

وكتب الباحثون في الورقة: “تنتقل الخلايا المكشوفة للضوء ذهابًا وإيابًا من فرط الاستقطاب إلى أن تصبح مستقطبة بالنسبة لبقية الغشاء الحيوي”. “يؤدي هذا إلى أنماط بصرية مذهلة مع مرور الوقت.”

على الرغم من أنه يبدو أن هناك نوع من تشكيل الذاكرة، إلا أنه بالتأكيد ليس هو نفسه ما يحدث في أدمغتنا. لا نعرف حتى الآن سبب حدوثها أو ما إذا كانت البكتيريا تستخدمها بالفعل في بيئاتها العادية.

يشرح سول قائلاً: “لا نعرف حتى الآن سبب امتلاك البكتيريا لهذه الخاصية. من الواضح أننا بحاجة إلى دراسة أعمق لما يعنيه أن تتعرض البكتيريا للضوء وتكوين الذكريات”.

المصدر:هـــنا ، هـــنا ، هـــنا