令人惊讶的记忆
ETH-Zurich的研究人员Fabrice Caudron和Yves Barral发现,酵母能够通过特殊机制,记住不好的繁殖经历。这一惊人发现发表在本期的Cell杂志上。
如果试图交配但却未能成功,酵母细胞就会产生一种分子记忆,其Whi3蛋白发生改变而失活。这些异常Whi3能影响其它Whi3蛋白,然后聚集到一起,酵母细胞很难分解掉这样的聚集体。Whi3聚集使细胞对信息素的敏感性减弱,只对更大量的信息素进行应答。如果信息素的量太低,酵母细胞仍会完全采用无性繁殖。
“单细胞生物也有记忆,这完全出乎我们的意料,”生化教授Yves Barral说。有趣的是,这种记忆还与年龄有关。他指出,随着时间推移,酵母要找到合适的伴侣就越发艰难,因为聚集过程很难逆转。不过,从母细胞分离的子细胞不会遗传这样的记忆,蛋白聚集体仍留在母细胞中。目前,研究人员正在研究母细胞留住蛋白聚集体的机制。
节约能量
为何酵母需要保留这样的记忆呢?“这样的记忆可以帮助酵母,防止无结果而又耗费能量的交配尝试,”Caudron说。酵母面临着两难处境:无性繁殖会形成单一的群体,在环境条件发生突然改变时,酵母群体就可能灭绝。有性繁殖所产生的群体更多样化,但细胞耗费的能量也很大。
感知信息素的酵母细胞,会停止分裂等待交配对象,导致自己在营养竞争中落后。因此,只有在成功繁殖得到保障时,才值得回应信息素。而信息素浓度越高,就意味着交配对象离得越近。
ETH Zurich的科学家在这项研究中,首次展示了单细胞生物的非遗传记忆。不过,蛋白聚集现象其实很普遍。Barral指出细菌也会像酵母这样“变老”,他推测细菌可能也具有类似的记忆机制。此外,人们在果蝇中也曾发现过类似的机制。雄果蝇通过展示舞姿来赢取雌果蝇的芳心,但如果雌果蝇已经受精,就会对雄果蝇不屑一顾。此时,雄果蝇的神经末段(突触)会通过蛋白聚集,记住这一次的经历。研究人员认为,这说明单细胞生物和多细胞生物的记忆过程非常相似。