موجودي تك سلولي كه بدون سيستم عصبي، تصميم گيري هاي پيچيده اي مي كند

در سال 1906، جانورشناسي به نام هربرت اسپنسر جنينگز از كشف قابل توجهي خبر داد. او نمونه اي از رفتار هوشمندانه را در يك ارگانيسم آب شيرين كه تنها از يك سلول تشكيل شده بود و استنتور روسلي نام داشت، مشاهده كرد. جنينگز ادعا كرد كه با تحريك زير ميكروسكوپ، اين موجود بي رنگ شيپورمانند، مي توانست تصميم هاي پيچيده اي بگيرد. اين ارگانيسم بدون كمك يك سيستم عصبي، پاسخ خود را براساس سلسله مراتب رفتاري خاصي تغيير مي داد. اين يكي از پيچيده ترين رفتارهايي بود كه تا آن زمان در يك تك سلولي هسته دار گزارش شده بود، هرچند كسي پس از او نتوانست نتايج را تكرار كنند. درنهايت اين ايده كنار گذاشته شد. اكنون، پس از گذشت چندين دهه از كنارگذاشتن اين ايده، به نظر مي رسد كه حق با جنينگز بوده است.پژوهشگران دريافته اند كه استنتور روسلي به محض تحريك شدن، هركدام از رفتارهايي را كه سال ها پيش به وسيله ي جنينگز توصيف شده بود، از خود نشان مي دهد و شواهد قانع كننده اي براي اين تئوري كه مدت ها ناديده گرفته شده بود، فراهم شد. جرمي گاناواردنا از دانشكده پزشكي هاروارد مي گويد:موضوع جذاب درمورد توصيفات جنينگز اين است كه اين پديده نشان دهنده ي تصميم گيري پيچيده اي است كه در آن ارگانيسم در پاسخ به محركي يكسان، ذهن خود را تغيير مي دهد و هربار كار متفاوتي را انجام مي دهد. ما معمولا تصور مي كنيم چنين رفتارهاي شناختي خودمختاري مختص ارگانيسم هاي پرسلولي داراي سيستم عصبي است اما اين جا مي بينيم كه يك موجود تك سلولي نيز چنين قابليت هايي را دارد.مقاله ي مرتبط: - با بلاب آشنا شويد: موجود عجيبي فاقد مغز با 720 جنس به عنوان مثال، وقتي يك سلول استنتور طبيعي به طور مكرر لمس شود، احتمال اينكه خود را جمع كند (انقباض)، كمتر و كمتر مي شود. اين پاسخ با عنوان خوگيري شناخته مي شود كه شكلي از يادگيري ناهمخوان يا غيرتداعي است. اما چيزي كه جنينگز درمورد استنتور روسلي مشاهده كرد، متفاوت بود. هنگامي كه يك ماده ي شيميايي، اين گونه ي خاص را تحريك مي كند، سلول ابتدا پيچيده و خم مي شود و بخش دهاني خود را دور مي كند. اگر حمله ادامه يابد، سلول با مژك هاي خود ضربه مي زند تا اجازه ندهد چيزي به ناحيه ي دهاني او نزديك شود. اگر باز موفق نشود، سلول منقبض مي شود و اگر هيچ كدام از اين كارها مؤثر واقع نشود، ارگانيسمي كه معمولا ساكن است، كاملا از پايه ي خود جدا مي شود.سيليات ها (مژك داران) موجودات فوق العاده پيچيده اي هستند كه مدت ها است توجه دانشمندان را به خود جلب كرده اند. اين ارگانيسم ها دربرابر برخي از عوامل استرس زا داراي پاسخ اجتناب هستند. آن ها در برخورد با عامل خطر، اگر روي سطحي قرار داشته باشند، مي توانند به عقب حركت كنند يا بچرخند و اگر در آب باشند، مي توانند سريع تر شنا كنند. اما درحالي كه ديگر تك سلولي ها رفتارهاي بقاي ساده اي مانند شكار، جهت يابي و جفت گيري را از خود نشان مي دهند، به نظر مي رسد كه رفتار استنتور روسلي بسيار تكامل يافته تر باشد.استنتور روسلي اين توالي سه مرحله اي از رفتارهاي متمايز چيزي بود كه موجب شد جنينگز براي اولين بار به وجود رفتارهاي سلسله مراتبي در اين موجود مشكوك شود. اكنون، براي نخستين بار پس از آن زمان، نتايج تكرار شده است. برخلاف مطالعات گذشته كه روي ديگر گونه هاي مژك داران تك سلولي انجام شده بود، اين بار دانشمندان ارگانيسم مناسب را به طور مكرر زير ميكروسكوپ مورد مشاهده قرار دادند. پژوهشگران با قرار دادن استنتور روسلي در محلول، يك ماده ي محرك شيميايي را در پالس هاي متعدد وارد محيط كردند و در همين حين از واكنش ارگانيسم دربرابر ماده شيميايي فيلم برداري كردند. پس از 60 تحريك كنترل شده، پاسخ ارگانيسم هم ازنظر كيفي و هم ازنظر كمي مورد تجزيه وتحليل قرار گرفت. در پايان، دقيقا همان چيزي رخ داد كه جنينگز شرح داده بود. اين ارگانيسم ها به گونه اي رفتار مي كردند كه متمايز از رفتارهاي خوگيري و شرطي سازي معمولي بود. پژوهشگران توضيح مي دهند:ما رفتار سلسله مراتبي را به عنوان شكلي از تصميم گيري متوالي درنظر مي گيريم كه در آن وقتي موجود به طور مكرر درمعرض تحريكي مشابه قرار مي گيرد، ذهن خود را درمورد پاسخي كه دربرابر آن مي دهد، تغيير داده و بنابراين سلسله مراتب رفتاري مشاهده شده را از خود نشان مي دهد.جابه جايي بين حالت هاي مختلف رفتاري نشان دهنده سطحي از تصميم گيري پيچيده است كه معمولا در موجودات داراي سيستم عصبي مشاهده مي شود. اين امر موجب شد كه يك قرن پيش، جنينگز و دانشمند ديگري به نام ژاك لوب وارد نبرد تلخي شوند درمورد اينكه آيا زندگي صرفا مسئله اي فيزيكي شيميايي است يا چيزي به عنوان عامليت سلولي وجود دارد.استنتور روسلي اسكات كويل، دانشمند زيست شناسي كه در اين پژوهش مشاركتي نداشته است، در حالي كه با اين موضوع موافق است كه نتايج جديد نشان دهنده ي وجود نوعي رفتار سلسله مراتبي است، اين ادعا را كه «ارگانيسم ذهن خود را تغيير مي دهد» را ادعايي انسان انگارانه مي بيند. او مي گويد:به نظر من، گفتن اينكه «سلول ذهن يا يادگيري خود را تغيير مي دهد»، مفهومي ندارد. اين درك جزئيات پشت صحنه ي نحوه ي رمزگذاري رفتار سلسله مراتبي ازنظر سيستم هاي مولكولي ارگانيسم است كه هيجان انگيز است. من مطمئنم كه برخي از افراد اين بحث ها را جالب مي بينند اما ازنظر من آن ها تنها موجب سردرگمي و ايجاد استدلال هايي دراين مورد كه آيا اين مسئله يك مسئله مكانيكي است يا ربطي به حيات دارد، مي شود.اختصاص هر نوع عامليتي به موجودي كه تصميم گيري را براساس شانس انجام مي دهد، دشوار است. به عنوان مثال، در اين مطالعه انتخاب استنتور روسلي درمورد جدا شدن يا منقبض شدن، مانند پرتاب سكه است (با احتمالي برابر يكي از اين دو پاسخ را انتخاب مي كند). درحالي كه اين رويكرد براي يك موجود تك سلولي قابل توجه است، مسئله ي «تغيير ذهن» نمي تواند باشد. اينكه چگونه اين ارگانيسم اين سكه ي خيالي را پرتاب مي كند، هنور مشخص نيست و نويسندگان فقط مي توانند تصور كنند كه اين رفتار ممكن است چه مزيت تكاملي داشته باشد. شايد اين رفتار، راهي براي يافتن جفت مناسب بوده يا شايد هم راهي براي اجتناب از صرف هزينه ي بالا براي جدا شدن از يك نقطه و رفتن به منطقه اي است كه شرايط بهتري دارد. اين ها سوالات جذابي هستند اما مكانيك اين سلسله مراتب است كه موجب شگفتي كويل شده است. او پيشنهاد مي كند كه شايد محرك موجب تغيير در قابليت دسترسي كانال هاي يوني تك سلولي شود و اين امر موجب شود كه دورهاي بعدي حمله نتايج متفاوتي داشته باشد. او مي گويد:ازنظر مكانيكي، مي توان تصور كرد كه واكنش هاي خمشي/مژكي دربرابر آشفتگي اوليه منجر به تغيير حالت درون سلول مي شود و آن را به منقبض شدن يا جدا شدن مستعدتر مي كند.نتايج اين پژوهش در مجله ي Current Biology منتشر شده است.