Pamięć bez mózgu

Tak, pamiętam! Na pewno wiele razy zdarzyło ci się potwierdzić, że coś, co stało się dawno temu, cały czas siedzi w twojej głowie. To mógłby być prezent od dziadka czy wspomnienia z trudnej lekcji fizyki, którą trzeba było jakoś przetrwać w szkole. To zasługa pamięci, która, kryjąc się w mózgu, skrzętnie notuje różne wydarzenia czy też nabywane umiejętności. Jej zasługą jest to, że potrafisz przeczytać ten tekst.

Ostatnie doniesienia naukowców z San Diego są zaskakujące: do zapamiętania zdarzeń z przeszłości mózg wcale nie jest potrzebny. Oczywiście jest jeszcze drugi warunek – trzeba być bakterią. Jak wynika z prowadzonych badań, bakterie, w zależności od wcześniejszego doświadczenia, inaczej reagują na podany pokarm niż towarzysze, których nic szczególnego nie spotkało.

Gdzie kryje się pamięć bakterii?

Bakterie mają różną budowę, ale zasadniczo można ją uogólnić do dość prostego schematu. W środku, w centralnym punkcie znajduje się kolisty materiał genetyczny. Wokoło rozsiane są rybosomy, będące małymi fabrykami, na których tworzone są białka. Rozrzucone są również inne potrzebne do życia struktury – mniej lub bardziej skomplikowane. Budowa powierzchni zależy od typu bakterii. Do zrozumienia tego schematu wystarczy informacja, że otoczone są błoną komórkową. To właśnie dzięki procesom, które dzieją się w obrębie tej warstwy, bakterie mogą pamiętać przeszłość.

Aktualny stan wiedzy mówi, że wszystkie informacje, jakie przechowuje nasz mózg, są wynikiem komunikacji między komórkami nerwowymi – neuronami. Tworzą one sieć podobną do linii energetycznej, ale o połączeniach bardziej skomplikowanych. Mają dużo więcej odgałęzień. Każdy neuron złożony jest z bardziej masywnego ciała komórki. Od niego w jedną stronę odchodzą krótkie i cienkie odgałęzienia zwane dendrytami. One odpowiedzialne są za odbieranie impulsów nerwowych od sąsiednich neuronów. W drugą stronę biegnie dłuższa wypustka, również o małym przekroju, zwana aksonem. Ta część daje „elektrycznego pstryczka” następnej komórce. Wspomniane impulsy, które biegną po połączonych neuronach jak po kablach sieci, leżą u podstawy pamięci. Ich tworzenie możliwe jest dzięki procesom w obrębie błony komórkowej neuronów.

Przechodzenie impulsu elektrycznego przez komórki nerwowe związane jest z ruchem naładowanych atomów. Przemieszczają się one między obiema stronami błony otaczającej neuron. Jednym z ważniejszych są dodatnie jony potasu. Ich ruch możliwy jest dzięki specjalnym kanałom, które przechodzą przez powierzchnię. W błonach otaczających bakterie też znajdują się kanały pompujące wspomniane jony i to właśnie ich aktywność związana jest z zapamiętywaniem tego, co je spotkało.

Pamięć bakterii

Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w San Diego przeprowadzili eksperyment. W tym celu stworzyli hodowlę bakteryjną zwaną biofilmem. Tak nazywa się skupisko mikroorganizmów złożone z wielu komórek przyklejonych do jakiejś powierzchni. Wykorzystali do tego laseczkę sienną – bakterię żyjącą w glebie, zajmującą się rozkładaniem roślin. Niektóre z nich krótko oświetlano niebieskim światłem, inne zostawiono w cieniu. Te pierwsze przez kilka godzin inaczej niż towarzysze reagowały na pożywkę, którą otrzymywały od naukowców. Różnica związana była właśnie z pracą wspomnianych kanałów potasowych. Można zatem powiedzieć, że pojedyncza komórka bakteryjna w tej wielkiej strukturze biofilmu robiła coś, co charakterystyczne jest dla naszych komórek nerwowych, kiedy staramy się sobie coś przypomnieć.

Co ciekawe, wcześniejsze badania pokazują, że bakterie żyjące w takich skupiskach używają tych kanałów do komunikowania się między sobą. Dzięki nim komórki przewodzą sygnały elektryczne, które rozchodzą się po całej mikrobiologicznej sieci. Dzięki niej komórki na obrzeżach wiedzą, kiedy muszą zostawić więcej pożywienia dla kryjących się wewnątrz struktury towarzyszy. Taki mechanizm komunikacji oraz prosta pamięć mikrobów sprawiają, że sieci bakterii działaniem mogą przypominać prymitywny mózg.

Miejmy nadzieję, że to niejedyne odkrycie w tym obszarze. Być może dalsze prace pozwolą zrozumieć, jak kształtowała się pamięć. Jeśli ma swoje początki już w mikroorganizmach, być może korzystanie z takiego uproszczonego modelu mózgu pozwoli nam odpowiedzieć na wiele kluczowych problemów neurobiologii. Mam nadzieję, że o tym nie zapomnimy.•