Даже самые простые бактерии, как выяснилось, способны использовать собственный опыт. Исследование показало, что кишечная палочка (Escherichia coli) обладает молекулярным механизмом, который работает как аналог долгосрочной памяти. Это не память в привычном смысле, а способность учитывать историю изменений окружающей среды и благодаря этому быстрее адаптироваться к повторяющимся условиям.
Учёные наблюдали около 30 тысяч отдельных клеток в микрофлюидном чипе, где регулярно меняли бедную питательными веществами среду на богатую. Оказалось, что классические математические модели, учитывающие только текущее состояние клетки, не могут полностью объяснить её поведение. Намного точнее результаты описала модель, принимающая во внимание всю историю предыдущих изменений. Эксперимент показал: чем чаще бактерии сталкивались со сменой условий, тем быстрее они приспосабливались к очередному поступлению питательных веществ. При этом клетки, подготовленные к возможному голоданию, в благоприятной среде делились немного медленнее.
Организация этого механизма напоминает непрерывные рекуррентные нейронные сети, применяемые для обработки последовательностей данных. А распределение рибосом похоже на механизм "шлюзования" в архитектуре LSTM, когда система решает, какую информацию сохранить надолго, а какую быстро забыть. Разумеется, это вовсе не означает, что бактерии "мыслят" подобно нейросетям. Речь идёт лишь о сходстве математических принципов обработки информации.
Работа открывает новое направление в изучении клеточной памяти и помогает лучше понять, как живые системы адаптируются к меняющемуся миру. Исследование меняет представление о возможностях даже самых простых живых организмов. Оно показывает, что способность учитывать прошлый опыт возникла в природе задолго до появления нервной системы. Это открывает новые направления для исследований на стыке биологии, физики и математического моделирования.
