آیا سلول ها می توانند یاد بگیرند؟ کشفی شگفت انگیز از توانایی یادگیری در سطح سلولی
به گزارش شارژ 10، تحقیقات نو نشان می دهد که سلول های منفرد، از آمیب های ساده تا سلول های بدن انسان، ممکن است توانایی یادگیری پیچیده ای داشته باشند که پیش تر فقط به سیستم های عصبی نسبت داده می شد. این کشف می تواند درک ما از حیات و عملکردهای سلولی را به شکلی بنیادین تغییر دهد.
جرمی گوناواردنا (Jeremy Gunawardena)، زیست شناس از دانشکده پزشکی هاروارد، می گوید: این یافته پرسشی هیجان انگیز را مطرح می نماید: چگونه سلول هایی که مغز ندارند، می توانند فرآیندهای یادگیری پیچیده ای را مدیریت نمایند؟
عادت پذیری: نوعی یادگیری در سطح سلولی
پژوهشگران در این مطالعه نوع خاصی از یادگیری به نام عادت پذیری (Habituation) را آنالیز نموده اند. این نوع یادگیری زمانی رخ می دهد که پاسخ یک سلول به محرک های غیرپاداش دهنده با تکرار کاهش یابد. به عنوان مثال، حیوانات وحشی ممکن است به تدریج به حضور انسان ها عادت نمایند، یا بوی غیرعادی در یک اتاق پس از مدتی دیگر به چشم نیاید.
روش تحقیق: مدل سازی شبکه های مولکولی
لینا اِکِرت (Lina Eckert) و همکارانش در موسسه ماکس پلانک، با استفاده از مدل سازی رایانه ای به مطالعه شبکه های مولکولی داخل سلول های پستانداران و موجودات تک سلولی مانند سیلیات ها (Ciliates) پرداختند. آن ها پیروز شدند چهار شبکه مولکولی شناسایی نمایند که دارای سیستم های پاسخ دهی دوگانه بودند. یکی از این پاسخ ها بسیار کندتر از دیگری از بین می رفت.
این ویژگی، که باعث می شود واکنش به محرک ها با گذر زمان ضعیف شود، اساس فرآیند عادت پذیری را تشکیل می دهد. پاسخ های کندتر می توانند واکنش کوتاه مدت سلول به محرک را محدود نمایند. اما وقتی پاسخ سریع تر بازمی شود، سلول دوباره با قدرت اولیه خود به محرک پاسخ می دهد.
حافظه سلولی: مفهومی نوین در زیست شناسی
روزا مارتینز (Rosa Martinez)، زیست شناس از مرکز تنظیم ژنوم، در شرح این پدیده می گوید: ما معتقدیم این فرآیند می تواند نوعی حافظه در سطح سلولی باشد. این حافظه به سلول ها امکان می دهد که هم واکنش های فوری نشان دهند و هم پاسخ های آینده را تحت تأثیر قرار دهند.
این پژوهشگران هنوز نتایج خود را در سلول های زنده آزمایش ننموده اند، اما پیش تر فرآیند عادت پذیری در موجودات تک سلولی مانند استنتور کورولئوس (Stentor coeruleus) مشاهده شده است. این موجودات ساده نشان داده اند که می توانند به وسیله عادت پذیری یاد بگیرند و واکنش های خود را با شرایط تطبیق دهند.
کاربردهای بالقوه: مقابله با سرطان و عادت پذیری سیستم ایمنی
اگر نتایج این تحقیق در سلول های زنده تأیید شود، می توان از این یافته ها برای مقابله با چالش های پیچیده ای مانند عادت پذیری سیستم ایمنی بدن به سلول های سرطانی استفاده کرد.
گوناواردنا در این رابطه می گوید: این فرآیند شبیه به یک توهم است. سیستم ایمنی ممکن است حضور سلول های سرطانی را نادیده بگیرد، گویی آن ها خطرناک نیستند. اگر بتوانیم بفهمیم این برداشت های غلط چگونه در سلول های ایمنی شکل می گیرند، شاید بتوانیم آن ها را بازمهندسی کنیم. این کار می تواند سیستم ایمنی را قادر سازد که سلول های سرطانی را شناسایی کند و به آن ها حمله کند. این در حال حاضر یک رؤیاست، اما مسیری است که می توان در آینده آنالیز کرد.
یادگیری در سلول ها: فراتر از مغزها
این تنها نوع یادگیری نیست که در سلول ها شناسایی شده است. تحقیقات دیگری نیز نشان داده اند که سلول ها ممکن است توانایی یادگیری به وسیله تکرار را داشته باشند. این یافته ها نشان می دهد که یادگیری لزوماً به وجود یک سیستم عصبی یا مغز محدود نمی شود.
اِکِرت و همکارانش معتقدند که این بحث تاریخی درباره یادگیری در موجودات بدون مغز، گاهی بیش از آنکه علمی باشد، جنبه ایدئولوژیک داشته است. آن ها شرح می دهند: از آنجا که موجودات تک سلولی نیز باید با چالش های بقا روبرو شوند، منطقی است که تصور کنیم تکامل آن ها را به شکلی ابتدایی از یادگیری مجهز نموده است که شباهت هایی با حیوانات دارد.
نتیجه گیری
این تحقیق راه را برای مطالعات بیشتری درباره عملنمودهای پیچیده در سطح سلولی باز می نماید. اگرچه این ایده که سلول ها می توانند یاد بگیرند در مراحل ابتدایی است، اما پیامدهای بالقوه آن می تواند به درک بهتر بیماری ها و یافتن درمان های نوین منجر شود.
منبع: یک پزشک