Als we het hebben over het vermogen om te denken, zelfs om te redeneren, stellen we ons altijd mensen voor, of op zijn minst intelligente diersoorten die we kennen, zoals olifanten, chimpansees of dolfijnen. Onlangs hebben we echter ontdekt dat zelfs de eenvoudigste levensvormen in staat zijn om te leren.
De buitengewone – en onbekende – vermogens van cellen
Wetenschappers van het Centre for Genomic Regulation in Barcelona en de Harvard Medical School nodigen ons uit om in de spannende wereld van cellen te duiken en te ontdekken dat de kleinste eenheid die op zichzelf kan leven, het vermogen heeft om te leren. Het onderzoek is uitgepakt in een artikel dat gepubliceerd is in het wetenschappelijke tijdschrift Current Biology en zet fundamentele biologische concepten die we dachten te kennen op zijn kop.
Het onderzoek heeft zich verdiept in een soort leren dat bekend staat als gewenning. We weten zeker dat u meer dan eens zo gewend bent geraakt aan het geluid van de secondewijzer van een horloge dat u het niet meer opmerkt. Dit is bestudeerd bij verschillende dieren met een zenuwstelsel, maar is zelden getest in cellen.
In de jaren 1970 en 1980 vonden wetenschappers bewijs van gewenning bij cilioforen, eencellige organismen met meer dan 3500 beschreven soorten, en nu probeert dit nieuwe onderzoek de vermoedens over het leervermogen van dit type levensvorm te bevestigen. Rosa Martinez, co-auteur van het onderzoek, vertelde SciTechDaily:
Deze wezens zijn heel anders dan dieren met hersenen. Leren betekent gebruik maken van hun interne moleculaire netwerken die in sommige opzichten functies uitvoeren die lijken op die van netwerken van neuronen in de hersenen. Niemand weet hoe ze dit kunnen doen, dus wij dachten dat dit een vraag was die onderzocht moest worden.
Dit keer vond het onderzoek niet plaats in een laboratorium met cellen die door microscopen werden geobserveerd, maar gebruikten wetenschappers computersimulaties om te proberen “de taal van de cellen te decoderen”. Zo hebben ze kunnen zien hoe interacties binnen cellen veranderen als ze herhaaldelijk aan dezelfde stimuli worden blootgesteld.
We zullen niet teveel ingaan op de complexe details van het onderzoek, maar u moet wel weten dat de onderzoekers zich bij het uitvoeren van de simulaties realiseerden dat cellen een combinatie van moleculaire circuits gebruiken om op verschillende stimuli te reageren. Interessant is dat de reactie, afhankelijk van de stimulus, langer op zich kan laten wachten, iets dat “een soort geheugen op cellulair niveau zou kunnen zijn”.
En dit onderzoek, vraagt u zich misschien af, welke implicaties heeft het voor het begrijpen van de organismen op aarde? Hoe vreemd het ook lijkt, kennis over het bestaan van het vermogen van cellen om te onthouden kan fundamenteel zijn voor wetenschappelijk, biologisch en medisch onderzoek. Zo zouden we kunnen verklaren hoe kankercellen chemotherapie kunnen weerstaan of hoe bacteriën immuun worden voor antibiotica.
Nu ligt een van de ingewikkeldste delen van het proces in het verschiet: computermodellen en simulaties omzetten in experimenten die in het laboratorium kunnen worden uitgevoerd. Dr. Rosa Martínez zegt:
De riskante gok in de computationele biologie is om het leven programmeerbaar te maken zoals een computer, maar experimenten kunnen tijdrovend en duur zijn. Onze aanpak kan ons helpen om prioriteiten te stellen bij welke experimenten de kans het grootst is dat ze waardevolle resultaten opleveren, zodat we tijd en middelen kunnen besparen en nieuwe ontdekkingen kunnen doen. Wij geloven dat het ook nuttig kan zijn bij het beantwoorden van andere fundamentele vragen.
Eerder hebben we een aantal fascinerende thema’s besproken, waarvan de onderwaterontdekkingen van 2024 er een van de meest intrigerende is. Deze ontdekkingen onthullen unieke ecosystemen en onbekende diersoorten die ons begrip van de oceaan verder verrijken.
- Daarnaast hebben we het gehad over de impact van de sigaret op het milieu en de gezondheid, wat steeds relevanter wordt in de huidige samenleving.
- Tot slot hebben we gesproken over een uniek zoogdier dat recentelijk is ontdekt, wat de biodiversiteit op aarde benadrukt en ons aanzet tot bescherming van deze bijzondere soorten. Elk van deze onderwerpen biedt nieuwe inzichten in de wereld om ons heen.