ИСТИНА

СИНХРОНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПОВЕДЕНИЯ ПРОКАРИОТ Т. Н. Греченко, Е. Л. Сумина, Д. Л. Сумин, А. Н. Харитонов grecht@mail.ru, stromatolit @list.ru, ankhome47@list.ru Институт психологии РАН, МГУ им. М. В. Ломоносова, САНИПЭБ (Москва) Социальная жизнь общества – это деятельность субъектов, направленная на сохранение и развитие условий существования. Исследования показывают, что общественный образ жизни характерен не только для высокоорганизованных живых существ, но и для микроорганизмов, в частности, для прокариот (Олескин, 2009). Координированное поведение микроорганизмов проявляется в многообразных формах – они действуют совместно для выполнения разных задач, например, для коллективной агрессии, чтобы обеспечить доступ колонии к пищевым ресурсам. Одним из проявлений коллективного взаимодействия в микробных сообществах является формирование надорганизменных структур – образований, важных для его жизни как целого. В зависимости от конкретных условий прокариоты, например, цианобактерии, изменяют вид своего сообщества, имеющего обычно форму пленки, создавая различные морфологически оформленные структуры. Их построение требует согласования совместной деятельности многих членов сообщества. Изучение механизмов, организующих постановку задачи, и роль электрических явлений как одного из формообразующих факторов в социальном процессе при решении общей для коллектива задачи выполнено в наших экспериментах на прокариотах – нитчатых цианобактериях. Мы провели электрофизиологическое исследование активности цианобактерий на разных стадиях решения ими совместной задачи – создания единой пленки. Предварительные регистрации электрической активности от сообщества микроорганизмов показали, что для зрелой плёнки типичны осцилляции частотой 6–8 Гц и 28–33 Гц. Амплитуда колебаний не превышала 30 мВ. Уровень потенциала покоя (ПП) составлял –20 – –40 мВ в зависимости от места введении микроэлектрода (МЭ) в плёнку. Электрическая активность индивидуальной цианобактерии, зарегистрированная внутриклеточным МЭ, характеризуется стабильной по частоте и амплитуде 337 ритмикой, по крайней мере, в течение 1 ч. 45 мин. регистрации, амплитуда отдельных осцилляций достигает 50 мВ при уровне мембранного потенциала (МП) –45–50 мВ. Предполагалось, что суммарные электрические осцилляции зависят от совместной активности цианобактерий, которая различна по интенсивности в разных местах сообщества. Поскольку предыдущими экспериментами было выявлено, что сообщество обладает способностью к регенерации, которая осуществляется направленным движением групп нитей, пленка была травмирована – надорвана в нескольких местах, чтобы спровоцировать необходимую для эксперимента активность в конкретном месте и в конкретное время. Затем в течение нескольких дней регистрировали электрическую активность различных структурных образований, создаваемых цианобактериями в процессе «залечивания ран», т. е. при осуществлении этими микроорганизмами совместного действия для воссоздания целостности сообщества. Результаты показали, что сила и выраженность электрических осцилляций зависит от места регистрации: наиболее мощная синхронизированная высокоамплитудная активность характерна для областей интенсивного движения нитей, в которых сформировались структуры типа тяжей, выполняющие коммутирующую функцию между восстанавливающимися краями разрыва плёнки. В областях, где не происходит интенсивное образование новых структур, уровень электрической активности был чрезвычайно низким и характеризовался только наличием отрицательной разности потенциалов (от –20 до –40мВ). Таким образом, опыты показали прямую связь между выраженностью синхронизированной электрической активности цианобактерий (которыми являются осцилляции) и уровнем деятельности по решению задачи восстановления целостности сообщества – чем мощнее электрические осцилляции, тем выше интенсивность морфогенетических движений нитей. Результаты экспериментов на людях показывают, что при взаимодействии участников во время решения задачи для достижения общей цели осцилляторная активность определенных областей мозга синхронизируется и ее вспышки ассоциируются с действиями партнеров (Funane et al., 2011). Во время социального общения оба участника постоянно активны, подстраивая свои собственные усилия к изменениям действий партнера (Dumas et al., 2010). Эта общая активность по поводу достижения цели проходит на фоне синхронизированной активности определенных областей мозга каждого из участников. Роль синхронизации электрических процессов как одного из возможных механизмов координации активности клеточных ансамблей и способу динамичного избирательного контроля за работой распределенных функционирующих клеточных ансамблей предполагалась и в исследовании Canoltya et al., 2010. Индивидуальная эндогенная ритмика предсказывает возможность социальной интеграции индивидуума. Влияет ли окружающая среда на синхронизацию электрических процессов, является ли нормальность электрической активности нервной системы существенной для интеграции в социум? Это вопросы для будущих опытов. Олескин A. В. 2009 Биосоциальность одноклеточных (на материале исследований прокариот) ж. Общей биологии. 70, 3, 225–238. Canoltya R. T., Gangulya K., Kennerleyb S. W., Cadieub Ch.F., Koepsellb K., Wallisb J. D. and Carmenaa J. M. 2010 Oscillatory phase coupling coordinates anatomically dispersed functional cell assemblies PNAS 107, 17356–17361. Dumas G., Nadel J., Soussignan R., Martinerie J., Garnero L. 2010 Inter-Brain Synchronization during Social Interaction PLoS ONE, 5 (8), e12166. Funane T, Kiguchi M, Atsumori H, Sato H, Kubota K, Koizumi H 2011 Synchronous activity of two people’s prefrontal cortices during a cooperative task measured by simultaneous near-infrared spectroscopy J Biomed Opt. 16 (7), 077011.