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細菌也能記憶研究發現鐵元素水平影響細菌行

2024-01-09科學

霍霍沒有神經元、突觸和神經系統,研究發現細菌可以形成類似記憶的東西。更重要的是,它們可以將這些「記憶」傳遞給它們的後代,至少可以傳遞給四代。

我們並不是說細菌會走進記憶的車道,懷念他們比我們更好地開采稀土元素的時光,或者對能夠在小鼓上釋放的憧憬 - 但它們確實能夠根據可用的細胞鐵水平形成某種記憶。

首席研究作者Souvik Bhattacharyya在一份聲明中表示:「細菌沒有大腦,但它們可以從環境中收集資訊,如果它們經常遇到這種環境,它們可以儲存這些資訊,並在以後為自己的利益迅速存取這些資訊。」

為了調查,Bhattacharyya和同事研究了模式生物艾希氏菌,發現它們利用鐵水平來「記住」某些行為,然後可以在對同樣的刺激作出反應時啟用這些行為。

細菌具有不同水平的鐵,這對它們的細胞代謝非常重要。研究人員發現,鐵元素水平較低的細菌更擅長遊動 - 這意味著它們更擅長在單一表面聚集並作為一團移動。同時,細胞中鐵含量更多的細菌傾向於停留在原地形成生物膜。

看來,一旦經歷了初始的遊動事件,暴露於細胞鐵含量較低的細菌能夠比以前更好地群集,好像它們記住了如何做。

研究作者寫道:「我們展示……當艾希氏菌遇到一個新的表面時,先前的遊動經驗將被記住,提高了它未來的遊動效率。」

這些基於鐵的記憶持續了四代,但在第七代就自然消失了。然而,研究人員發現,透過人為地調節鐵水平可以讓這些記憶持續更久。

他們推測,這些微生物記憶可能前進演化為了當鐵水平低時,觸發遊動行為,使細菌能夠在環境中尋找鐵。另一方面,鐵水平高時,它們可以腳踏實地地待在一個地方。

「基於鐵的記憶可能提供了連線各種應激反應的中心,例如抗生素生存和生物膜。」研究人員解釋道。因此,這些記憶代表了一個值得在我們試圖對抗細菌感染和抗生素抵抗力時探索的新途徑。

Souvik Bhattacharyya表示:「鐵水平絕對是治療的一個目標,因為鐵是致病性的重要因素。」

「最終,我們了解細菌行為的越多,就越容易與它們作鬥爭。」

這項研究發表在【美國國家科學院院刊】上。