细菌储存记忆并将其代代相传

德克萨斯州奥斯汀——科学家们发现，细菌可以产生类似记忆的东西，比如何时形成可能导致人类危险感染的策略，例如当数百万个细菌聚集在一个表面上时，对抗生素的耐药性和细菌群。这一发现在预防和对抗细菌感染以及解决抗生素耐药细菌方面具有潜在的应用，它与细菌细胞可以用来形成这些记忆并将其传递给后代的常见化学元素有关。

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发现，大肠杆菌使用铁水平来存储有关不同行为的信息，然后可以响应某些刺激而激活这些信息。

研究结果发表在 《美国国家科学院院刊》上。

科学家们此前曾观察到，先前有过蜂群经验的细菌（使用鞭毛在表面上集体移动）可以改善随后的蜂群性能。 UT领导的研究团队开始了解原因。细菌没有神经元、突触或神经系统，所以任何记忆都不像在童年生日派对上吹灭蜡烛的记忆。它们更像是存储在计算机上的信息。

“细菌没有大脑，但它们可以从环境中收集信息，如果它们经常遇到这种环境，它们可以存储这些信息，并在以后快速访问它，”Souvik Bhattacharyya说，他是UT分子生物科学系的主要作者和教务长早期职业研究员。

这一切都要回到铁身上，铁是地球上最丰富的元素之一。单一和自由漂浮的细菌具有不同水平的铁。科学家观察到，铁含量较低的细菌细胞是更好的蜂群。相比之下，形成生物膜的细菌，即固体表面上致密的粘性细菌垫，其细胞中的铁含量很高。具有抗生素耐受性的细菌也具有平衡的铁水平。这些铁的记忆至少持续了四代，到第七代就消失了。

“在地球大气中有氧气之前，早期的细胞生命利用铁进行许多细胞过程。铁不仅对地球生命的起源至关重要，而且在生命的进化中也至关重要，“Bhattacharyya说。“细胞以这种方式利用它是有道理的。

研究人员推测，当铁含量低时，细菌记忆被触发，形成快速移动的迁徙群，在环境中寻找铁。当铁含量高时，记忆表明这种环境是粘附并形成生物膜的好地方。

“铁水平绝对是治疗的目标，因为铁是毒力的重要因素，”Bhattacharyya说。“归根结底，我们对细菌行为了解得越多，就越容易对抗它们。

该研究由美国国立卫生研究院资助。分子生物科学教授、Mary M. Betzner Morrow微生物学百年纪念主席Rasika Harshey是该论文的资深通讯作者。Nabin Bhattarai、Dylan M. Pfannenstiel 和 Brady Wilkins 以及特拉华大学的 Abhyudai Singh 也为这项研究做出了贡献。