Ученые обнаружили у одноклеточных хищников систему, похожую на "самый маленький компьютер"
Эти простейшие 14 пучков ресничек, которые работают вместе. Эти так называемые усики существа используют, чтобы плавать и ходить, активно охотясь за добычей. «Казалось, что с движениями связана эта последовательная логика. Они не были случайными, и мы начали подозревать, что происходит какая-то обработка информации», — отметил биофизик Бен Ларсон из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF).
Ларсон и его коллеги сделали микроскопические кадры E. eurystomus, чтобы изучить их движения в замедленной съемке. Исследователи определили 32 различные комбинации движений ног и обнаружили, что некоторые комбинации с большей вероятностью следуют друг за другом.
Усики состоят из тубулиновых волокон, как и остальные каркасные структуры клетки (ее цитоскелет). Эти волокна также действуют как опорная структура между различными усиками, поэтому они также функционируют как своего рода механическое сообщение.
Компьютерное моделирование показало, что напряжение и деформация волокон диктуют, какой набор положений усиков возможен в каждый момент времени. Некоторые усики накапливают стресс на разных стадиях походки; когда этот стресс снимается, он побуждает клетку двигаться вперед в следующее состояние, вызывая циклический переход между этими состояниями.
«Тот факт, что придатки Euplotes переходят из одного состояния в другое неслучайным образом, означает, что эта система похожа на рудиментарный компьютер», — отмечают ученые.
Когда исследователи подвергли Euplotes воздействию препарата, нарушающего синхронные реакции тубулиновых волокон, он нарушил регуляцию походки клетки, заставив несчастных созданий наматывать круги. Их походка по-прежнему оставалась правильной, но она больше не координировалась таким образом, чтобы обеспечить эффективное движение. Часовые соединения между придатками больше нельзя было заводить и сбрасывать, чтобы клетка продолжала «тикать».
Таким образом, эти одноклеточные существа контролируются не мозгом и нервами, а сетью сигнальных молекул. Ранее мы видели, как такие системы могут обеспечивать удивительно сложное поведение микробов, например, принятие решений, обучение и навигацию по лабиринтам.
Нам еще многое предстоит понять о механистической работе этой локомотивной системы, но теперь мы можем добавить ходьбу к списку примеров того, как можно использовать случайные молекулярные процессы для создания последовательного поведения.
