Aplysia californica (zej kalifornský) je zadožábrý mořský plž s nervovou soustavou tvořenou velkými a jasně identifikovatelnými neurony. Je oblíbeným modelovým organismem na studium fyziologických principů tvorby paměti. Zdroj: Wikipedia, CC BY-SA 4.0

Článek amerických vědců, který v tomto týdnu vyšel v časopisu eNeuro, zaujme málo koho. Jednak proto, že je věnován chování mořského plže a v názvu má cosi o engramu a RNA. Termín engram vymyslel málo známý německý zoolog Richard Semon už někdy na začátku minulého století. Označil tím něco, co dodnes nevíme jak funguje, ani jak to vypadá. Má to být hypotetický neurologický mechanismus, jímž je uchována v paměti informace. Jeho představy o definici engramu se ani po sto letech moc nezměnily. Dnes si pod tím neurovědci představují paměťovou stopu, která nejspíš není lokalizována na jedno místo v mozku, ale má mít podobu synapsí. Z pohledu funkce engramy ovlivňují chování. Abychom se v našem článku vyhnuli opisování dlouhosáhlých definic a slovíčkaření, laicky jsme si engram zestručnili na vzpomínku. A jak z dalšího vyplyne, není to až takový prohřešek.

O ribonukleové kyselině (RNA) píšeme často, většinou v souvislosti s přepisem informací uchovaných v jádře buňky, neboť tamní geny je třeba přeložit do mluvy, které rozumí ribozomy. Ty se pak podle doručených instrukcí ujmou syntézy enzymů, hormonů, proteinů. To se ale týká dědičnosti a genetiky.  Nyní tento záběr působnosti RNA jsme nuceni rozšířit i na oblast neurověd. Vědcům se totiž podařilo to, co mělo být získaným poznatkem a paměťovou stopou, přenést z jednoho tvora na druhého pomocí chemie. Vzpomínku z jednoho organismu na druhý se jim podařilo předat kyselinou, což, jak jistě uznáte, by byla bomba!

Mají výzkumníci pro své kacířství dost pádný důkaz?

Mají. Jsou jím výsledky jejich pokusu, v němž hlavní roli hraje mořský plž Aplysia californica. Ten žije v pobřežních vodách Kalifornie a není moc zajímavý. Snad jen tím, že když ho poškádlíte, vypustí oblak červeného inkoustu. My Češi máme ve zvyku dávat jména i tvorům, která u nás nežijí, a tak plže, kterého celý svět zná jako aplasii, jsme pojmenovali hezky česky jako zej. Zajímavé na aplasii (pro puristy jazyka zejovi) je nervová soustava. Tvoří ji velké a snadno rozpoznatelné neurony. Proto ho neuropsychiatři tak milují. Dobře se prý na něm hledají principy tvorby paměti.

David Glanzman s jedním ze svých plžích svěřenců. Kredit: Christelle Snow/UCLA

Proto je má v laboratoři i David Glanzman, šéf katedry integrační biologie na Univerzitě státu Kalifornie v Los Angeles. Pod jeho taktovkou nyní pětičlenný kolektiv neamericky znějících jmen s aplasiemi pokusničil. Pouštěli do nich v dvaceti minutových intervalech elektrický proud. A aby si vše řádně zapamatovali, den na to jim sérii šoků opakovali. Metodiku pokusu schválila etická komise, a tak se v publikaci nepíše o šocích, ale o opakovaně stimulovaných jedincích. Asi nepřekvapí, že takovou domluvou  svým svěřencům obranný reflex notně posílili. Zmíněný reflex není výsadou plžů, mají ho všechny organismy obdařené nervovou soustavou. Je to dobrá výbava, vylepšuje šance na přežití i nám, lidem.

Výsledky dopadly podle očekávání

Zatímco necvičeným plzákům po elektrošocích do ocasu došlo, že by bylo dobré zareagovat (pohnuli se) až po padesáti sekundách, cvičení se na stejný šťouchanec dávali do úprku, jakého jsou plži schopni, během vteřiny.

Pak vědci ještě poněkud přitvrdili. Jak těm svým cvičeným, tak i necvičeným plžům několik neuronů vyoperovali. Z těch extrahovali RNA a tyto molekuly injekčně vpravovali do jiných, nic netušících a neškolených jedinců.

Ti, kterým dali injekci RNA od těch cvičených, začali reagovat rychle. Ti, co dostali RNA od necvičených soukmenovců, zůstali nepoučeni a nemotorně pomalí. Z toho neplyne nic menšího, než že se podařilo přenést informaci (vzpomínku) z jednoho organismu na druhý a že k tomu stačí do haemocelu (u plžů se tekutině v tělní dutině říká haemocel) vpravit ty správné molekuly RNA.

Stejně to pak dopadlo i na Petriho miskách v pokusu in vitro. Na kultuře neuronů si ověřili další důležitou věc - který typ neuronů se tímto způsobem dá znásilnit. Zatímco přídavek extrahované RNA do media s motorickými neurony neudělal nic, přídavek stejné „sušené vzpomínky“ na senzorické neurony vliv měl. Protože šlo o neurony od tvorů, které se s neblahou zkušeností dříve nesetkaly, lze to interpretovat i tak, že si neurony „vzpomněly“ na něco, co samy neprožily. A že se přenos cizího poznatku zdařil.

Schéma pokusu, v němž vzpomínky byly přeneseny mezi organismy pomocí extrahované ribonukleové kyseliny (RNA) z vyškoleného na netrénovaného jedince injekcí. Kredit: Bédécarrats a kol., ENeuro (2018)

Světlé zítřky

Malé molekuly RNA jsou sice titěrně malé, ale psát o nich budeme stále častěji. Umí nejen podpořit, nebo umlčet geny, ale jak vidno, pletou se i do paměti. Podobně, jako se nám daří pronikat do tajů světa DNA, a kde platí něco jako ANO\NE (gen máme, nebo nemáme), začíná se nám postupně vyjevovat i RNA svět. V něm, kromě zmíněného ANO\NE, je ještě také „JAK MOC“. Odhaduje se, že více než šedesát procent lidských genů podléhá (je řízeno molekulami) RNA. Zatímco činnost DNA je omezena jen na buněčné jádro, RNA operují v jádře i cytoplazmě a „svět RNA“ je nejen o mnoho větší, ale i pestřejší. Zjednodušeně řečeno, zatímco DNA je záležitost evoluce a přizpůsobování se mutacemi, tedy běhu na dlouhé trati. RNA dovolují jemné korekce a umožňují organismům reagovat na momentální situace, do nichž se dnes a denně dostávají.

Bez přehánění lze o „RNA světě“ prohlásit, že ač jsou jeho molekuly malé, jejich poznávání se stává velkým skokem pro lidstvo a že brzo začnou nabízet terapeutické možnosti, jejichž rozsah si nyní umíme jen těžko představit.

Pro genetiky to vlastně až takové překvapení není. Něco naznačovaly i články zde na Oslovi. Například „Vzpomínky po dědečkovi“, nebo návod na čtení DNA kódu, který vajíčku dávají spermie v článku „Páchají stresovaní otcové na potomstvu zlo v podobě poškozených mozků?“. Nicméně v oblasti fyziologie paměti jde o průlomovou prvotinu - rozšiřuje záběr „RNA světa“ a jeho terapeutických možností i na oblast myšlení a intelektu. Ostatně, David Glanzman se už před časem nechal slyšet, že s pomocí těchto „mocných trpaslíků“ by se měly dát navracet vzpomínky těm, co o ně přišli například v raném stádiu Alzheimera. V souvislosti s jeho prohlášením z roku 2014 a novými poznatky z letošní publikace, jsme na adresu autora studie poslali dotaz, zda v dohledné době považují za schůdné, aby se touto metodou přenesl neblahý (blahý) vztah například k liberálům, respektive konzervativcům? A zda je naše představa, že by spolu s vakcinací proti chřipce se dal případně indoktrinovat i politický postoj, přehnaná. Odpověď zde doplníme.

Závěr

Ať už přijde z Kalifornie odpověď jakákoliv, musíme si už nyní toho na tom, co nám říkali neurovědci, hodně poopravit. Žili jsme v představě, že naše paměť je uchována v podobě vytvořených synapsí, kterých má každý neuron několik tisíc. Pokud by to ale byla pravda, tak by zde popsaný pokus takové výsledky nikdy nedal. Není podstatné, zda tomu budeme říkat engram, vzpomínka, nebo přenos základního prvku paměti. Účinek molekul RNA svědčí o tom, že nešlo o záležitost synapsí, ale že přenesená informace byla uchovávána v jádrech neuronů.  

Literatura

Alexis Bédécarrats, Shanping Chen, Kaycey Pearce, Diancai Cai a David L. Glanzman.: RNA from Trained Aplysia Can Induce an Epigenetic Engram for Long-Term Sensitization in Untrained Aplysia, eNeuro, doi.org/10.1523/ENEURO.0038-18.2018 
University of California, Los Angeles

Video:  A Memorable Snail