Дрожжи помнят о несчастной любви

У дрожжей, кроме бесполого размножения, когда дочерняя клетка отпочковывается от материнской, есть и половой процесс — когда две клетки сливаются вместе, объединяя два генома в один. Сливаться могут не любые клетки, а гаплоидные (то есть не с двумя, а с одним набором хромосом), и притом разные по типу спаривания — грубо говоря, «разнополые» (хотя говорить о половой принадлежности дрожжей вряд ли стоит). Такие клетки выделяют особые химические вещества, которые может распознать клетка-партнёр. Если клетки нашли друг друга, они протягивают специальные выросты, и если выросты соприкоснулись, произойдёт слияние, за которым последует ряд довольно сложных процессов.

Но бывает так, что слияния не происходит, и все химические «признания в любви» и протягивание выростов оканчиваются неудачей. В этом случае, как пишут в журнале Cell исследователи из Швейцарской высшей технической школы Цюриха, в дрожжах накапливается неактивная форма белка Whi3. Этот белок и так присутствует в клетке, но стоит дрожжам испытать любовную неудачу, Whi3 изменяет пространственную конформацию, причём изменённые молекулы заражают ею другие молекулы Whi3.

В итоге неактивный Whi3 образует агрегаты, которые сама клетка если и может разрушить, то с огромным трудом. Но самое интересное то, как такие агрегаты влияют на половое размножение: в следующий раз потенциальному партнёру придётся потратить гораздо больше феромонов, чтобы заинтересовать клетку, которая перенесла неудачную любовь. Если таких веществ окажется недостаточно, клетка просто не будет обращать внимание на призывы и продолжит размножаться бесполым способом, то есть простым почкованием.

Фактически у клетки формируется память о «несчастных любовях», и чем старше становится клетка, тем сложнее ей найти партнёра: число разочарований, знаете ли, со временем растёт, и белок накапливается, отбивая у дрожжей всякое желание «интима». Лишь в очень редких случаях клетке удаётся очистить свою память. Стоит также заметить, что к дочерним клеткам, образовавшимся в результате почкования, «груз памяти» не переходит, поэтому им не возбраняется участие в половом процессе.

Причину накопления такой памяти учёные объясняют следующим образом. Дрожжам приходится выбирать, размножаться быстро бесполым образом, но при этом снижать генетическую вариабельность популяции, или размножаться половым способом, увеличивая генетическое разнообразие потомства, но тратя на это много энергии. Когда клетка дрожжей чувствует феромоновый «любовный призыв», она отключает бесполое деление, готовясь к половой встрече. Но потенциальный партнёр может быть обманщиком, который таким образом тормозит размножение конкурентов. Поэтому клетка с каждым таким обманом поднимает ставку: потенциальный партнёр должен действительно доказать, что он намерен вступить в половое размножение, и доказать это он должен повышенным уровнем феромонов.

Любопытно, что нечто похожее происходит у дрозофил: когда самка по какой-то причине отвергает самца, в его синапсах появляются белковые отложения, которые, возможно, влияют на его дальнейшее брачное поведение. Не исключено, что и у высших животных есть подобный способ запоминания. Правда, в случае человеческих мозгов словосочетание «белковые отложения» вызывает неприятные ассоциации с болезнью Альцгеймера и прочими нейродегенеративными недугами. Было бы удивительно вдруг обнаружить, что нейродегенеративные процессы — это всего лишь вышедшие из-под контроля процессы памяти...

кл