Η μάθηση είναι χαρακτηριστικό όχι μόνο των πολύπλοκων ζωντανών οργανισμών, αλλά και των μεμονωμένων κυττάρων. Πρόσφατα, οι επιστήμονες έκαναν μια εκπληκτική ανακάλυψη – ακόμη και οι απλούστερες μορφές ζωής είναι ικανές να μαθαίνουν, γεγονός που αλλάζει ριζικά τις ιδέες μας για τη βιολογία.
Νέοι ορίζοντες για την κυτταρική έρευνα
Ερευνητές από το Κέντρο Γονιδιωματικής Ρύθμισης στη Βαρκελώνη και την Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ μας προσκαλούν να μάθουμε για τις ασυνήθιστες ικανότητες των κυττάρων. Ανακάλυψαν ότι τα κύτταρα μπορούν να μαθαίνουν χρησιμοποιώντας τα μοριακά τους δίκτυα, κάτι που είναι παρόμοιο με τη δραστηριότητα των νευρώνων στον εγκέφαλο.
Η μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στο περιοδικό Current Biology, επικεντρώνεται σε ένα είδος μάθησης γνωστό ως εξοικείωση. Το φαινόμενο αυτό, κατά το οποίο ένας οργανισμός σταματά να ανταποκρίνεται σε καθιερωμένα ερεθίσματα, έχει μελετηθεί κυρίως σε ζώα με νευρικό σύστημα. Ωστόσο, αναλύσεις μονοκύτταρων οργανισμών όπως τα ακτινόμορφα, που περιλαμβάνουν περισσότερα από 3.500 είδη, έχουν επιβεβαιώσει ιδέες σχετικά με την ικανότητα των κυττάρων να μαθαίνουν.
Η συν-συγγραφέας της μελέτης Rosa Martinez σχολιάζει: «Η μάθηση στα κύτταρα συμβαίνει μέσω της αξιοποίησης των εσωτερικών μοριακών δικτύων τους, κάτι που είναι παρόμοιο με τον τρόπο λειτουργίας των νευρωνικών δικτύων στον εγκέφαλο. Δεν γνωρίζουμε ακόμη πώς ακριβώς συμβαίνει αυτό, γι’ αυτό και αποφασίσαμε να εμβαθύνουμε σε αυτή την έρευνα».
Προσέγγιση της έρευνας για την κυτταρική μάθηση
Κατά τη διάρκεια της εργασίας, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν τη μοντελοποίηση σε υπολογιστή για να «αποκρυπτογραφήσουν τη γλώσσα των κυττάρων». Με αυτόν τον τρόπο, μπόρεσαν να αναλύσουν πώς αλλάζουν οι κυτταρικές αλληλεπιδράσεις όταν εκτίθενται επανειλημμένα στα ίδια ερεθίσματα.
Αν και οι λεπτομέρειες της μελέτης είναι δύσκολο να ερμηνευθούν, το αποτέλεσμα ήταν η κατανόηση ότι τα κύτταρα συνδυάζουν μοριακά πρότυπα για να ανταποκριθούν σε διαφορετικά ερεθίσματα. Είναι σημαντικό ότι η διάρκεια των αποκρίσεών τους μπορεί να ποικίλλει, γεγονός που μπορεί να υποδηλώνει την παρουσία πρωτογενών μορφών μνήμης σε κυτταρικό επίπεδο.
Σημασία της ανακάλυψης για την επιστήμη
Παρά την απλότητά της, η ικανότητα μάθησης των κυττάρων μπορεί να έχει σημαντικό αντίκτυπο στην επιστημονική και ιατρική έρευνα. Η κατανόηση της κυτταρικής «μνήμης» θα μπορούσε να βοηθήσει στην εξήγηση φαινομένων όπως η αντίσταση των καρκινικών κυττάρων στη χημειοθεραπεία και η αντίσταση των βακτηρίων στα αντιβιοτικά.
Το επόμενο στάδιο είναι η μετάβαση από τα μοντέλα στον υπολογιστή σε πειράματα στο εργαστήριο. Όπως σημειώνει η Δρ Rosa Martinez: «Η υπολογιστική βιολογία αντιμετωπίζει τον κίνδυνο να δημιουργήσει προγραμματιζόμενη ζωή, αλλά τα εργαστηριακά πειράματα μπορεί να είναι ακριβά και χρονοβόρα. Η προσέγγισή μας θα βοηθήσει να καθοριστεί ποια πειράματα θα έχουν μεγαλύτερο αντίκτυπο, εξοικονομώντας πόρους και χρόνο, προωθώντας νέες επιστημονικές ανακαλύψεις».
Συνοψίζοντας, η μελέτη των κυττάρων και της ικανότητάς τους να μαθαίνουν προσφέρει νέες προοπτικές στην κατανόηση της βάσης της ζωής και θα μπορούσε να οδηγήσει σε σημαντικές ανακαλύψεις στη βιοϊατρική επιστήμη.
