Ученые обнаружили механизм передачи памяти между особями у C. elegans
Круглый червь C. elegans сталкивается с опасными патогенами, такими как бактерия P. aeruginosa. Новое исследование лаборатории Принстона под руководством Коулин Мерфи показывает, что черви, столкнувшиеся с P. aeruginosa, могут предупредить других об опасности.
Ранее было обнаружено, что материнские особи, заболевшие от P. aeruginosa, учатся избегать бактерию и передают это поведение потомству на четыре поколения. Этот процесс запускается, когда черви поглощают бактериальную малую РНК P11 через кишечник, что вызывает сигнал в зародышевых клетках, передающийся нейрону, контролирующему поведение.
Новая работа показывает, что обученное поведение избегания может передаваться и между взрослыми червями.
«Мы обнаружили, что одного червя можно научить избегать этой патогенной бактерии, и если мы измельчим этого червя или даже просто возьмем среду, в которой плавают черви, и дадим эту среду или лизат размолотого червя наивным червям, эти черви теперь тоже "научатся" избегать патогена», — объясняет Мерфи.
Это говорит о том, что черви выделяют некий сигнал, который, будучи воспринятым другими червями, может изменить их поведение. Потомство червей, «обученных» получением этого сигнала, также избегает патогенной P. aeruginosa в течение следующих четырех поколений.
Ключевое открытие: ретротранспозон Cer1, образующий вирусоподобные частицы, по-видимому, переносит память не только между тканями (от зародышевой линии червя к его нейронам), но и между особями.
Ретротранспозон Cer1 присутствует в ДНК зародышевых клеток червей. Материнские особи, у которых Cer1 был «выключен» с помощью РНК-интерференции, не могли:
- научиться избегать P. aeruginosa при воздействии P11,
- передавать поведение избегания потомству,
- «обучать» соседних червей.
Взрослые черви-реципиенты также нуждались в наличии Cer1 в своем геноме, чтобы научиться избегать патогена. Два диких штамма червей, у которых естественным образом отсутствует Cer1, не способны к этому поведению.
«Мы думаем, что Cer1 может давать червям преимущество в их борьбе с патогенами, даже несмотря на то, что приобретение Cer1 в геноме может быть вредным для червя в непатогенных условиях», — говорит Мерфи.
Значение и вопросы: Работа впервые предлагает возможный механизм передачи памяти между особями в природе. Однако она ставит новые вопросы.
«Выводы Мерфи и др. провокационны... Если это исследование верно, то теперь [сигналы] даже передаются горизонтально», — говорит Крейг Мелло, со-первооткрыватель РНК-интерференции.
Мелло указывает, что остается неясным, что именно вносит Cer1 в этот путь передачи и что именно переносится. Заполнение этих пробелов в понимании станет следующей задачей для группы Мерфи.