آیا سلولها میتوانند یاد بگیرند؟ کشفی شگفتانگیز از توانایی یادگیری در سطح سلولی
تحقیقات جدید نشان میدهد که سلولهای منفرد، از آمیبهای ساده تا سلولهای بدن انسان، ممکن است توانایی یادگیری پیچیدهای داشته باشند که پیشتر فقط به سیستمهای عصبی نسبت داده میشد. این کشف میتواند درک ما از حیات و عملکردهای سلولی را به شکلی بنیادین تغییر دهد.
جرمی گوناواردنا (Jeremy Gunawardena)، زیستشناس از دانشکده پزشکی هاروارد، میگوید: «این یافته پرسشی هیجانانگیز را مطرح میکند: چگونه سلولهایی که مغز ندارند، میتوانند فرآیندهای یادگیری پیچیدهای را مدیریت کنند؟»
عادتپذیری: نوعی یادگیری در سطح سلولی
پژوهشگران در این مطالعه نوع خاصی از یادگیری به نام «عادتپذیری» (Habituation) را بررسی کردهاند. این نوع یادگیری زمانی رخ میدهد که پاسخ یک سلول به محرکهای غیرپاداشدهنده با تکرار کاهش یابد. بهعنوان مثال، حیوانات وحشی ممکن است به تدریج به حضور انسانها عادت کنند، یا بوی غیرعادی در یک اتاق پس از مدتی دیگر به چشم نیاید.
روش تحقیق: مدلسازی شبکههای مولکولی
لینا اِکِرت (Lina Eckert) و همکارانش در موسسه ماکس پلانک، با استفاده از مدلسازی رایانهای به مطالعه شبکههای مولکولی داخل سلولهای پستانداران و موجودات تکسلولی مانند سیلیاتها (Ciliates) پرداختند. آنها موفق شدند چهار شبکه مولکولی شناسایی کنند که دارای سیستمهای پاسخدهی دوگانه بودند. یکی از این پاسخها بسیار کندتر از دیگری از بین میرفت.
این ویژگی، که باعث میشود واکنش به محرکها با گذر زمان ضعیف شود، اساس فرآیند عادتپذیری را تشکیل میدهد. پاسخهای کندتر میتوانند واکنش کوتاهمدت سلول به محرک را محدود کنند. اما وقتی پاسخ سریعتر بازمیگردد، سلول دوباره با قدرت اولیه خود به محرک پاسخ میدهد.
حافظه سلولی: مفهومی نوین در زیستشناسی
روزا مارتینز (Rosa Martinez)، زیستشناس از مرکز تنظیم ژنوم، در توضیح این پدیده میگوید: «ما معتقدیم این فرآیند میتواند نوعی حافظه در سطح سلولی باشد. این حافظه به سلولها امکان میدهد که هم واکنشهای فوری نشان دهند و هم پاسخهای آینده را تحت تأثیر قرار دهند.»
این پژوهشگران هنوز نتایج خود را در سلولهای زنده آزمایش نکردهاند، اما پیشتر فرآیند عادتپذیری در موجودات تکسلولی مانند استنتور کورولئوس (Stentor coeruleus) مشاهده شده است. این موجودات ساده نشان دادهاند که میتوانند از طریق عادتپذیری یاد بگیرند و واکنشهای خود را با شرایط تطبیق دهند.
کاربردهای بالقوه: مقابله با سرطان و عادتپذیری سیستم ایمنی
اگر نتایج این تحقیق در سلولهای زنده تأیید شود، میتوان از این یافتهها برای مقابله با چالشهای پیچیدهای مانند عادتپذیری سیستم ایمنی بدن به سلولهای سرطانی استفاده کرد.
گوناواردنا در این رابطه میگوید: «این فرآیند شبیه به یک توهم است. سیستم ایمنی ممکن است حضور سلولهای سرطانی را نادیده بگیرد، گویی آنها خطرناک نیستند. اگر بتوانیم بفهمیم این برداشتهای غلط چگونه در سلولهای ایمنی شکل میگیرند، شاید بتوانیم آنها را بازمهندسی کنیم. این کار میتواند سیستم ایمنی را قادر سازد که سلولهای سرطانی را شناسایی کند و به آنها حمله کند. این در حال حاضر یک رؤیاست، اما مسیری است که میتوان در آینده بررسی کرد.»
یادگیری در سلولها: فراتر از مغزها
این تنها نوع یادگیری نیست که در سلولها شناسایی شده است. تحقیقات دیگری نیز نشان دادهاند که سلولها ممکن است توانایی یادگیری از طریق تکرار را داشته باشند. این یافتهها نشان میدهد که یادگیری لزوماً به وجود یک سیستم عصبی یا مغز محدود نمیشود.
اِکِرت و همکارانش معتقدند که این بحث تاریخی درباره یادگیری در موجودات بدون مغز، گاهی بیش از آنکه علمی باشد، جنبه ایدئولوژیک داشته است. آنها توضیح میدهند: «از آنجا که موجودات تکسلولی نیز باید با چالشهای بقا روبرو شوند، منطقی است که تصور کنیم تکامل آنها را به شکلی ابتدایی از یادگیری مجهز کرده است که شباهتهایی با حیوانات دارد.»
نتیجهگیری
این تحقیق راه را برای مطالعات بیشتری درباره عملکردهای پیچیده در سطح سلولی باز میکند. اگرچه این ایده که سلولها میتوانند یاد بگیرند در مراحل ابتدایی است، اما پیامدهای بالقوه آن میتواند به درک بهتر بیماریها و یافتن درمانهای نوین منجر شود.
مطالب مرتبط
