Одноклеточные решения
Инфузория трубач, несмотря на то, что состоит из одной-единственной клетки, умеет быть непредсказуемой.
Наша жизнь состоит из множества больших и маленьких решений, начиная от того, пить сегодня утром кофе с сахаром или без, до решений вроде куда пойти учиться, где жить и пр. Собственно, не только люди, но и животные постоянно что-нибудь решают; например, какая-нибудь мышь в поисках еды то решает пойти в одну сторону, то в другую. При этом, какими бы простыми решения не казались, за ними стоит сложная работа нервной системы, которая получает и анализирует разные данные. Та же мышь должна сначала понять, насколько с той или с другой стороны пахнет едой и не пахнет ли оттуда хищником. Плюс свою роль играют и, так сказать, личностные особенности, ведь мышь может быть более смелой или более осторожной, и в итоговом решении будет учтена и индивидуальность особи. Словом, сложно представить, что всё это возможно без мало-мальски развитой нервной системы.
Между тем даже одноклеточные, от которых мы ждём простого следования каким-то однозначным поведенческим программам, демонстрируют, тем не менее, достаточно комплексное поведение, основанное на принятии решений. Ещё в 1906 году зоолог Герберт Спенсер Дженнингс сообщил, что одноклеточная инфузория трубач Stentor roeseli по-разному ведёт себя, когда чувствует неприятности. Трубачи называются так потому, что клетка их похожа на воронку; узким концом они обычно сидят на какой-нибудь поверхности и ловят мёртвую и живую органику, проплывающую мимо. Дженнингс раздражал трубачей, прыская на них неприятным химическим веществом из пипетки, и сначала инфузории пытались уклониться от потока, затем они старались «отплеваться» от него – реснички на клетках трубачей начинали работать так, чтобы поток воды двигался в противоположную сторону от «рта» инфузории. Когда ни то, ни другое не давало результата, инфузории резко сжимались, опять же стараясь уйти от неприятного вещества. Последнее, что делали трубачи, это просто отрывались от субстрата и уплывали от плохого места.
В то время считалось, что одноклеточные организмы способны реагировать на любой стимул лишь двояко: либо плыть к источнику стимула, если он приятный, либо плыть прочь от него, если стимул неприятный. Трубачи продемонстрировали необычайно богатый набор реакций, но когда эксперимент попытались воспроизвести, ничего не получилось, и про сложное поведение трубачей надолго забыли.
Однако недавно исследователи из Гарварда обратили внимание, что эксперименты с инфузориями воспроизводили неправильно – в них использовали не тот же вид (Stentor roeseli), с которым работал Дженнингс, а другие виды трубачей. Эти другие виды более мобильны, чем S. roeseli, и в силу большей мобильности они сразу решали уплыть от неприятностей. Но что будет, если повторить опыты именно с S. roeseli? Их и повторили, только вместо химического раздражителя инфузорий бомбардировали частицами пластика.
В статье в Current Biology говорится, что поведение трубачей оказалось даже более разнообразным, чем в опытах столетней давности. Если бы инфузории просто повторяли последовательно все четыре шага – изгибание, «отплёвывание», сжатие, побег – можно было бы говорить о какой-то единообразной схеме, пусть и сравнительно сложной для какого-то одноклеточного. Но дело было в том, что одни трубачи предпочитали изгибаться и отмахиваться ресничками от раздражающих частиц перед тем, как сжаться, другие же просто всё время сжимались и разжимались, третьи чередовали изгибание и сокращение. Правда, благодаря большому числу экспериментов удалось выявить иерархию поведенческих тактик: в большинстве случаев трубачи предпочитали сначала изгибаться, уклоняясь от раздражителя, либо отмахаться от него ресничками, и если это не помогало, инфузории сжимались или уплывали. Причём те, которые решили уплыть, всё равно пробовали перед тем посжиматься, но сжимались они несколько раз, и после того, как трубач сжался, он мог либо снова сократить свою клетку, либо отрывался от поверхности и уплывал – то и другое с 50-процентной вероятностью, как если бы он подбрасывал монетку.
Очевидно, сложное поведение с определённой степень непредсказуемости (потому что невозможно предсказать, что сделает трубач, снова сожмётся или убежит) помогает выжить – непредсказуемые решения могут очень помочь, если на трубача кто-нибудь нападёт. Удивительно, что такое разнообразие реакций умещается всего в одной клетке, пусть и довольно большой (трубачи вырастают размером в целый миллиметр). И, конечно, было бы интересно узнать, какие молекулярные механизмы работают у этой инфузории, когда она, почувствовав беспокойство, решает, уплыть или не уплыть.
