Життя бентежне, адже чи не найпопулярніші за останні місяці статті на нашому сайті присвячені саме бактеріям: їхній поведінці, користі та жвавості. Тож ми й далі говоримо про них, і сьогодні стисло оглянемо дослідження, яке доводить, що бактерії мають пам’ять. А точніше – зміну зарядів мембрани.

Суть полягає в тому, що бактеріальна пам’ять дуже схожа на нейронну, а отже, її можна використовувати навіть для обчислень. Принцип досить простий: коли катіонні канали бактерій освітлюють синім світлом, їхні мембрани змінюються, запам’ятовуючи заряд, навіть якщо їхні сусіди по біоплівці залишаються сталими.

У бактеріях, як і у нейронах тварин, формуються стрибки мембранного заряду, себто клітинної пам’яті. Бактерії можуть як зберігати їх, так і передавати сигнали одна одній, гіперполяризуючись під час взаємодії з іонами. Автори дослідження висвітлювали біоплівки бацил синім світлом, викликаючи потік іонів їхніми катіонними каналами.

Гіперполяризація бактеріальної плівки, від якої тіофлавін починає світитися.

За кілька годин після освітлення мембрани бактерій зберегли гіперполяризацію. Ба більше, коли мікросередовищу не вистачало глутамату, мембрана бактерій у біоплівці почала передавати відповідний сигнал завдяки відкриттю-закриттю калієвих каналів. Простіше кажучи, колонія бактерій завдяки своїй пам’яті вміє спілкуватися із сусідами.

Зміни мембранного потенціалу вчені змогли пояснити завдяки математичній моделі. Провели експеримент: частину біоплівки висвітлили, а потім періодично змінювали концентрацію калію в ній. Живі бактерії поводилися так само, як і змодельовані.

Для демонстрації прикладної користі відкриття науковці висвітлили окрему частину колонії синім світлом, вивівши на ній логотип свого університету. Його читабельність зберігалася понад дві години.

Хронологія засвіченої біоплівки.

Мембранний потенціал біоплівки та бактерій можна застосовувати й для моделювання біологічних систем, і для шифрування інформації. Про останнє, до речі, ми теж писали.

Зміни у біологічних мембранах описуються складними математичними моделями, з цілими системами рівнянь в основі. Навколо цих систем сформовано окрему галузь науки – обчислювальну нейробіологію. Здебільшого вона досліджує наш мозок і роботу нервової системи. Її моделі враховують властивості біологічної системи різних білків і вивчають їхню архітектуру, навчання і пам’ять.

Перше завдання обчислювальної нейробіології – зрозуміти причини захворювань на кшталт Альцгеймера чи шизофренії. Друге – дізнатися принцип роботи нашого сприйняття, інтелекту, свідомості та пам’яті. Утім, ця дисципліна оперує виключно математичними поняттями, водночас приставка нейро- вказує на біологічний елемент, себто на нервову систему. Тому цю наукову галузь сприймають не так серйозно, як, скажімо, математичну біологію.  

Блукач історією та модерною наукою у телеграмі – https://t.me/ukrainianorthodox

Підтримайте Токар
50 грн.

10% середньостатистичної статті,
або ж пів дня роботи нашого сервера

Підтримати
Ось вона, нагода стати причетним до розвитку незалежних медіа!
Коменти