Question:
Les organismes unicellulaires sont-ils capables d'apprendre?
jonsca
2011-12-18 17:39:17 UTC
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J'ai lu que l'amibe est capable d'apprendre. Puisque ces protistes n'ont pas de système nerveux, il est prudent de supposer que même les mécanismes d'apprentissage très simplifiés de l'Aplysie sont à des kilomètres de distance de l'évolution.

Comment cette espèce apprend-elle? Je suppose qu'il existe une chaîne complexe de régulation de la transcription médiée par les récepteurs, mais quelles sont les spécificités? Quels types de récepteurs une amibe a-t-elle pour détecter son environnement?

Les amibes ne sont pas des animaux, ce terme signifie une large gamme d'organismes unicellulaires similaires, mais non apparentés. Voulez-vous dire quelque chose comme le comportement d'apprentissage de Physarum slime molde [lien] (http://www.nature.com/news/2008/080123/full/451385a.html)?
Juste une note: qualifier une espèce d '«organisme inférieur» pourrait faire grincer des dents des puristes ... Je n'ai pas de réponse claire, mais vous pourriez être intéressé par [cet article] (http://pre.aps.org/abstract/ PRE / v80 / i2 / e021926) qui décrit un modèle de mémoire d'événements dans l'amibe
@MartaCz-C Oui, j'avais écrit "animal" et je l'ai sorti pour un meilleur substitut et j'ai fini par le laisser. Je n'ai pas rencontré l'étude dans votre lien, mais je vais y jeter un œil.
Deux réponses:
#1
+18
Poshpaws
2011-12-21 05:34:42 UTC
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J'aimerais savoir quelle est la référence pour l'apprentissage amibien. Je ne peux pas commenter directement cela, mais il y a des preuves d'une "anticipation adaptative" chez les procaryotes et les eucaryotes unicellulaires qui n'ont pas de système nerveux.

Dans le cas d'E. coli, il a été montré que la bactérie peut anticiper l'environnement dans lequel elle est sur le point de pénétrer. E. coli dans le tube digestif des mammifères sera généralement exposé initialement à un lactose, puis plus tard à un environnement maltose lorsque les bactéries traversent le tube animal. Cela suggère que lors de la rencontre d'un environnement lactose, des opérons maltose sont induits. Par exemple, lors de la rencontre du lactose, du maltose est anticipé. Ceci suggère une "mémoire génétique" de la séquence des types de sucres où le lactose est toujours rencontré avant le maltose.

Autres cultures (500 générations) d'E. Coli en l'absence de maltose mais en présence de lactose réduit l'activité de l'opéron maltose à des niveaux négligeables, ce qui suggère qu'il s'agit d'une prédiction adaptative des changements environnementaux.

Mitchell, A et al. , Prédiction adaptative des changements environnementaux par les micro-organismes , 2009, 460, 1038

#2
+8
Cixelyn
2012-02-21 19:24:52 UTC
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En plus de l'excellente réponse en haut (par Poshpaws), on peut également imaginer comment ces systèmes fonctionnent en regardant des exemples synthétiques récents de mémoire d'organismes unicellulaires.

Il est possible de concevoir divers Commutateurs bistables utilisant des voies protéiques, de l'ARNi ou d'autres moyens qui verrouillent un état particulier. De cette façon, un organisme pourrait effectivement "se souvenir" d'un bit de données en interrogeant l'état de la bascule.

Pour un exemple spécifique, voir l'article Gardner 2000 [1]. C'est un circuit au niveau de la transcription qui, en réponse à un certain stimulus, peut se verrouiller soit haut soit bas. Alors que la version synthétique elle-même n'est pas terriblement robuste, on pourrait voir comment dans la nature un circuit hautement évolué / raffiné pourrait maintenir l'état et servir efficacement de "mémoire" pour un organisme unicellulaire.

[1] Gardner, et. al 2000 "Construction d'un interrupteur à bascule génétique dans Escherichia coli."

C'est un point intéressant. Un gros problème avec le commutateur à bascule est que la topologie du réseau de l'article de Gardner est rarement, voire jamais vue en biologie. Cependant, il reste de nombreux exemples où l'hystérésis peut se produire dans des systèmes naturellement pertinents.


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