Группа из Университета Карнеги-Меллон и Технологического института Джорджии взяла штамм E. coli, засунула его в микроскопический чип с тысячью камер

Группа из Университета Карнеги-Меллон и Технологического института Джорджии взяла штамм E. coli, засунула его в микроскопический чип с тысячью камер. После бактерии начали кормить то объедками (на основе ацетата натрия), то настоящим царским пиршеством из глюкозы и 11 аминокислот.

Периоды смены рациона жёстко контролировались — от одного до шести часов, а камера фиксировала скорость деления каждой из 30 000 клеток каждые две минуты. И вот в какой-то момент, когда стандартные модели предсказали «вам лишь бы пожрать», случилось нечто интересное.

Бактерии отреагировали уже не на текущую сытость, а на предыдущую ИСТОРИЮ колебаний среды. Чем чаще менялась среда раньше, тем быстрее клетка адаптировалась к новым условиям.

Молекулярные биологи чуть заморочились и выяснили, что физический носитель этой своеобразной памяти — рибосомы, те самые внутриклеточные «принтеры белка». Бактерия разделяет эти органеллы на быстрые и медленные подгруппы, а потом в зависимости от предыстории меняет их соотношение, жертвуя максимальной скоростью роста в сытые времена ради выживания в голодные.

А главным дирижёром оркестра оказалась сигнальная молекула ppGpp, чья концентрация резко взлетает при голодании и затем медленно падает (примерно как уровень адреналина с кортизолом у студента после экзамена).

Авторы статьи в PRX Life достроили мост между биологией и машинным обучением: архитектура этой рибосомной перестройки повторяет структуру рекуррентных нейронных сетей (RNN), а адаптивный механизм распределения подгрупп точь-в-точь как алгоритмы долгой краткосрочной памяти (LSTM).

Короче, если раньше мы считали бактерию тупым автопилотом, то теперь выясняется, что внутри неё сидит диспетчер, который анализирует временны?е ряды и принимает стратегические решения.

И самое интересное: память эта не сбрасывается при делении. Белки, выработанные под стрессом, передаются не только дочерним, но и внучатым клеткам.

Что это значит для нас? Врачи всегда думали, что реакция бактерий на антибиотики зависит только от дозы и типа препарата. Но если у E. coli есть многопоколенческая память о прошлых стрессах — голодовках, перегревах, малых дозах антибиотиков, — это значит, что сегодняшняя таблетка может быть бессильна против завтрашней «бактерии на опыте». Исследователи уже планируют проверить, распространяется ли этот феномен на другие виды бактерий и иные типы нагрузок.

Друзья, на порядок больше новостей науки мы публикуем в закрытом премиальном разделе паблика для наших платных подписчиков. Поддержите проект монетой и помогите финансировать святое дело с продвижением наук о живом в ВК.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: