单细胞生物不一定注定要过简单的生活。一项被长期忽视的百年老实验的新发现表明，所谓的原始生物可以以令人惊讶的复杂方式活动。

 

研究人员12月5日在《当代生物学》(Current Biology)在线版上发表报告称，一只小号的原生生物Stentor roeseli可以躲避、躲避或逃避刺激，当一种策略失败时，它就会改变自己的行为。这项研究表明，单个细胞不是被预先设定以某种方式做出反应，而是能够根据经验“改变自己的想法”。

 

“这个有趣的实验提醒我们，原始生物可以做复杂的事情，”斯坦福大学的细胞工程师Sindy Tang说，他没有参与这项研究。

 

1906年，美国动物学家赫伯特·斯宾塞·詹宁斯(Herbert Spencer Jennings)描述了单细胞生物有史以来最复杂的一些行为，罗斯利由此声名大噪。这种体长几毫米的淡水原生生物一生中大部分时间都被固定在漂浮的藻类上，利用身上毛发状的纤毛把食物扫进嘴里。

 

詹宁斯摆弄着S.罗塞利(S. roeseli)，用派特(pipette)输送的一股化学刺激物干扰他们。他记录了一个复杂的回避策略层次，而不是简单的反射性行为。首先，原生生物会屈服以躲避猛攻。如果失败了，它会用它的纤毛把水“吐”出它的嘴来击退刺激物。詹宁斯一坚持，它整个身子就会收缩，缩回去。它最后的动作是脱离它的基板，飘走。

 

当时，生物学家认为单个细胞只具备基本的行为能力，恒达网址比如靠近或远离某些刺激。因此，詹宁斯的作品引起了广泛关注。但是复制它的尝试失败了，最终他的观察被驳回了。

 

但是，当位于波士顿的哈佛医学院的系统生物学家Jeremy Gunawardena从一位同事的演讲中得知Jennings的工作时，他说:“我很惊讶，并立刻被吸引住了。”这表明，单个细胞可以有一种我们现在不考虑的自主权。古纳瓦德纳找到了一些主要的复制研究，并发现了一个重大缺陷:他们都使用了不同种类的Stentor，其生活方式比S. roeseli更灵活。

 

有了合适的物种，古纳瓦德纳和他的同事开始复制这个有百年历史的实验。每次细胞似乎处于静止状态时，他们向S. roeseli发射微小的塑料珠子脉冲，而不是化学物质，并记录下它们的行为。

 

在超过57个实验中，研究人员观察了詹宁斯最初描述的每一种行为，但发现其变化性比最初的实验要大得多。有些细胞重复同样的步骤，有些则完全跳过。

 

的规避动作

 

这幅图是根据美国动物学家赫伯特·斯宾塞·詹宁斯1906年的观察结果绘制的。在静止状态下，它的纤毛将水和食物送入口中，单细胞生物可以避开刺激物，改变纤毛的方向，将刺激物“吐出”，收缩或分离，然后飘走。

 

起初，研究人员感到困惑。但当他们分析了实验中使用的所有S. roeseli的行为后，一个层次出现了。通常情况下，一个被激怒的S. roeseli细胞会首先弯下腰或试图吐出珠子。然后，它会收缩或分离，但研究人员从未见过细胞在没有收缩的情况下分离。

 

研究人员说，这些结果表明，在某种意义上，S. roeseli可以改变对刺激物的反应。古纳瓦德纳说:“我们证明了单个细胞具有相当复杂的决策能力。”

 

该团队特别惊讶地发现，S. roeseli在签订了一次合同后，有50%的机会再次签订合同或分离。这是一个类似于抛硬币的决策过程。古纳瓦德纳说，这种不可预测性可以让S. roeseli在保持捕食者警觉方面具有优势。

 

英国埃克塞特大学(University of Exeter)的生物物理学家基尔斯蒂·万(Kirsty Wan)欢迎重访詹宁斯的作品。这是“了解这些特殊细胞如何做出决定的一个伟大的开端，”她说。她说，使用软件来表示特定的行为状态，而不是依靠研究者的主观评估，可以加强未来的研究。

 

古纳瓦德纳希望这项研究能促使生物学家以不同的方式思考细胞。他说，恒达网址多少与其按照基因程序对某些刺激做出一致反应，不如按照“允许细胞根据环境对其行为有一定自主权的机制”对单个细胞进行编程。