Когда какой-либо организм сталкивается с угрозой в своей окружающей среде, ему выгодно предупредить других об опасности. Микроскопический аскарид C. elegans регулярно сталкивается с опасностями в окружающей среде, такими как патогенные бактерии P. aeruginosa который кажется привлекательным источником пищи, но при употреблении в пищу может вызвать заболевание червей. С. elegans не оборудован для того, чтобы выкрикивать предупреждения, как это сделал бы человек, но новая работа исследователей из лаборатории принстонского исследователя Колин Мерфи показывает, что черви, которые сталкиваются с P. aeruginosa может помочь другим избежать опасности и определяет важную часть механизма, с помощью которого это происходит.

В более ранней работе лаборатория Мерфи обнаружила, что материнские черви, заболевшие P. aeruginosa учатся избегать бактерий, и что они могут внушить это поведение избеганию своему потомству в течение следующих четырех поколений. Матери-черви, которые поели P. aeruginosa поглощает бактериальную малую РНК, называемую P11, через свой кишечник, что вызывает сигнал в репродуктивных клетках зародышевой линии червя, который затем передается нейрону, контролирующему поведение. Впоследствии новое поведение передается будущему потомству через изменения, внесенные в клетки зародышевой линии. В своей новой статье соавторы Ребекка Мур, Рэйчел Калецки, Чен Лесник и их коллеги показывают, что поведение избегания также может передаваться от дрессированных червей другим, наивным взрослым червям.

Мы обнаружили, что один червь может научиться избегать этой патогенной бактерии, и если мы измельчим этого червя или даже просто воспользуемся средой, в которой плавают черви, и передадим эту среду или лизат измельченного червя наивным червям, тем черви теперь также «учатся» избегать патогена »

Колин Мерфи, научный сотрудник Принстона

Это открытие предполагает, что черви выделяют некий сигнал, который, когда его подхватывают другие черви, может изменить их поведение. Интересно, что потомство червей, «обученное» получением этого сигнала, также избегает патогенных P. aeruginosa для следующих четырех поколений. Это говорит о том, что секретируемый сигнал запускает тот же путь обучения у червей-реципиентов, что и у червей, подвергшихся прямому воздействию патогена. Группа Мерфи стремилась идентифицировать секретный сигнал.

«Мы обнаружили, что ретротранспозон Cer1, который формирует вирусоподобные частицы, по-видимому, переносит память не только между тканями (от зародышевой линии червя до его нейронов), но и между людьми», – говорит Мерфи.

Ретротранспозон – это генетический элемент, похожий на вирус, который встроился в ДНК животного-хозяина. Исследователи обнаружили, что Cer1 присутствует в ДНК клеток зародышевой линии червей, и что материнские черви, у которых ретротранспозон был подавлен интерференцией РНК, не могли научиться избегать P. aeruginosa посредством воздействия P11, передачи поведения избегания потомству или обучения ближайших червей. Кроме того, взрослым червям-реципиентам необходимо присутствие в геноме Cer1 чтобы научиться избегать патогена. Авторы обнаружили, что два штамма диких червей, у которых естественно отсутствует Cer1 неспособны делать эти вещи, предполагая, что у этих штаммов Cer1 необходим для установления, передачи и получения этого поведения избегания.

«Мы думаем, что Cer1 может дать червям преимущество в их борьбе с патогенами, даже несмотря на то, что приобретение Cer1 в его геноме может быть вредным для червя в непатогенных условиях, "- говорит Мерфи.

«Выводы Мерфи и др. Носят провокационный характер», – говорит Крейг Мелло, профессор молекулярной медицины Массачусетского университета и один из первооткрывателей РНК-интерференции. «Это еще один интригующий эпизод в растущем числе исследований, в которых системные сигналы РНК влияют на трансгенеративное поведение, и, если это исследование верно, то теперь даже в горизонтальном направлении»

.

Хотя другие исследования показали, что животные, такие как морской слизень Aplysia, способны передавать воспоминания между людьми, работа Мура, Калецкого, Лесника и его коллег является первой, предлагающей механизм, с помощью которого такая передача может происходить в природе. Однако это исследование также поднимает ряд актуальных вопросов. Например, как указывает Мелло, сейчас хорошо известно, что черви используют сигналы РНК для передачи информации потомству, но в настоящее время неясно, какой вклад Cer1 в этот путь вносит.

«Зачем животному нужен вирус, чтобы передавать сигналы потомству?» – спрашивает Мелло. «Что именно передается?»

Чтобы продемонстрировать эволюцию отношений между червями и ретро-элементом Cer1, говорит Мелло, важно заполнить эти пробелы в понимании. Это именно то, над чем сейчас работает группа Мерфи.