A gondolkodó sejt mítosza – avagy mit tud magáról egy sejt?
Barbara McClintock 1983-ban, a Nobel-díja átvétele után így fogalmazott: „Mit tud magáról egy sejt?” Kísérleteiben azt tapasztalta, hogy a növényi sejtek is képesek lehetnek a korábbi, stresszes élményekre reagálni. Noha a kérdés filozofikusnak tűnhetett, előrevetítette a biológia új irányait. Fontos hangsúlyozni, hogy McClintock feltételezése ma, negyven évvel később, újabb lendületet kapott: egyre több tudományos bizonyíték utal arra, hogy a memória jóval ősibb és általánosabb biológiai funkció, mint azt korábban gondoltuk.
Memória a neuronokon túl – agynélküli tanulás
A hagyományos nézőpont szerint a memória és a tanulás a többsejtű idegrendszer sajátossága, szinaptikus plaszticitáson keresztül valósul meg. A „tüzelő neuronok összekapcsolódnak” elve alakította ki a memória klasszikus modelljét. Ennek ellenére egyes kutatók tapasztalatai szerint az egysejtűek vagy agy nélküli sejtek is képesek a korábbi tapasztalatok nyomán módosítani viselkedésüket.
Vannak olyan nyálkagombák, amelyek kémiai nyomot hagynak maguk után, mintegy emlékeztetőként arra, merre jártak már. A baktériumok is képesek a jelenlegi körülményeket összevetni a korábbi tapasztalatokkal, hogy kedvezőbb környezetek felé mozogjanak. Ezek a primitív memóriamechanizmusok akár több százmillió évvel megelőzik az idegrendszer kialakulását, és nagyon valószínű, hogy mindannyiunk sejtjeiben tovább élnek.
Az S. roeselii és a feledésbe merült emlékek
Herbert Spencer Jennings már 1906-ban tanulmányozta az egysejtű S. roeselii viselkedését. A sejteket többször egymás után ingerelte piros festékkel, és megfigyelte, hogyan tanulják meg elkerülni az irritáció forrását. Először elhajoltak, majd vizet „köptek” vissza, végül teljesen visszahúzódtak. Ha a kísérletet rövid idő elteltével ismételte meg, a sejt azonnal a legerősebb reakcióval, a visszahúzódással kezdett, „kihagyva” a köztes lépéseket. Tehát tapasztalatai alapján tanul, sőt, élményeit beépíti a viselkedésébe – vagyis emlékezik.
Ez a korai, egysejtű memóriát bizonyító kísérlet azonban évtizedekre feledésbe merült, többek között azért, mert reprodukálhatatlannak tartották. Csak 2019-ben sikerült egy kutatócsoportnak hitelesen igazolnia Jennings eredményeit: az S. roeselii valóban képes „meggondolni” magát, és másként reagálni ugyanarra az ingerre, ha már volt hasonló tapasztalata.
Emlékező vesesejt és az időzítés varázsa
Az utóbbi évek egyik legizgalmasabb eredménye, hogy emberi vesesejt-tenyészetben is kimutattak memóriaszerű viselkedést. Ha bizonyos vegyi anyagokat szabályos időközönként juttatnak hozzájuk (akárcsak az idegsejtek esetében a neurotranszmitterek), a sejtek nemcsak „észlelik” a mintázatot, hanem hosszabb ideig őrzik is ezt az információt, mintha memóriát alkotnának.
A kutatók fluoreszkáló fehérjékkel jelezték, mikor aktiválódik egy emlékezésért felelős gén: egy háromperces vegyi inger hatása néhány óráig tartott, míg négy rövidebb, 10 percenként adagolt impulzus több mint egy napon át volt kimutatható. Ez az úgynevezett „időzítési hatás” (spacing effect) – azaz a tanulás és emlékezés időzítése – már 1885 óta ismert az emberi memória kapcsán, de most először bizonyították sejtszinten, agy nélkül.
Ennek alapján megállapítható, hogy a sejtek nemcsak mennyiségileg, hanem mintázat szerint is figyelik a külső ingereket – és ennek megfelelően alkalmazkodnak. Fontos hangsúlyozni, hogy a tanult sejtek hosszabban őrzik meg az emlékeket, ha az információ elosztva érkezik.
Mi is az emlék? – A definíció csapdái
Az, hogy a tudomány sokáig kívülállónak tartotta az ilyen felfedezéseket, részben szemléleti, részben nyelvi probléma. A memória fogalmát a tudomány gyakran az állati viselkedéshez köti: bizonyított emlék az, amit egy külső reakció igazol. De mi a helyzet akkor, ha a viselkedés nem mérhető – például egy vágott tengeri nyúl neuronjaiban vagy egy magányos vesesejtben?
Fontos hangsúlyozni, hogy a sejtes memória nem csupán viselkedésbeli lehet – megjelenhet molekuláris, epigenetikai vagy akár szerkezeti formában is. Egy védőoltás, egy heg a testen, egy gyermek vagy egy könyv szintén mind az emlékezés különféle formái. A sejtes szintű emlék szó szerinti lenyomat, mely információt hordoz a múltról, és befolyásolja a jövőbeli viselkedést.
Mi mindent tudhat magáról egy sejt?
Minden egyes sejtünk önálló „eszével” működik: érzékeli és feldolgozza a rá ható információkat, legyen szó sókról, hormonokról, szomszédos sejtek jeleiről vagy az időbeli ismétlődés mintázatairól. A sejtes memória egyfajta beépült, testet öltött reakció a változásokra – nincs különbség a múlt megjegyzése, az emlékezés és magának az emléknek a léte között. Minél hosszabban és fokozatosabban érkezik egy inger, annál tartósabb a sejtes emlék.
Ennek ellenére még mindig újdonságnak számít azt mondani, hogy minden sejt, minden élőlény képes sajátos módon emlékezni. Fontos hangsúlyozni, hogy a sejtmemória nem kivétel, hanem alapszabály, amely a legprimitívebbektől a legösszetettebb szervekig végigkíséri az élővilágot. Az információk rögzítésének és felhasználásának képessége tehát jóval általánosabb és ősibb tulajdonság, mint korábban gondoltuk – vagyis minden sejt, minden élet képes tanulni a múltjából.
Ennek alapján megállapítható, hogy amit egy sejt „tud” magáról, az végső soron a világra vonatkozó tudás – tapasztalat, amely segít eldönteni, mikor hajoljon félre, mikor védekezzen, mikor lépjen tovább. Az élet – legyen bármilyen egyszerű vagy bonyolult – végső soron az emlékezés művészete.
