细菌明明没有脑袋,但科学家发现,铁含量会让细菌有“记忆反应”,影响它们的行为外,还会传承给下一代。
美国德州大学奥斯汀分校团队认为,这项发现在预防细菌感染、解决细菌抗生素抗药性等问题,具有潜在应用价值。避免发生数百万细菌聚集在同一个表面,然后还对抗生素有抗药性的可怕情形。
团队研究的细菌为相当常见的大肠桿菌,主要作者 Souvik Bhattacharyya 表示,细菌没有大脑,但它们可以从环境中收集讯息,如果发现这是熟悉的环境,就会把讯息储存起来,之后就能迅速“读取”。
过去科学家已经发现,细菌对环境的适应力相当强,但它们没有脑袋,没有神经元、突触或神经系统,自然不能记忆,因此学界开始好奇它们是否可以储存适应性讯息,进而展开实验。先前研究人员已确定细菌的集群经验,它们在固体或半固体表面上能集体快速、协调的移动,改善随后的集群性能,但团队想了解背后原因。
在进行超过 10,000 次单细胞群实验后,他们发现细菌资讯收集和记忆的关键是“铁”。
Bhattacharyya 表示,大气层有氧气之前,早期生命是利用铁来进行许多细胞过程,铁不仅对于生命起源相当重要,其重要性对生命的演化亦然。
研究人员发现,“铁记忆”预先存在自由飘浮的细菌细胞中,并且藉由集群行为来强化。团队发现,铁含量低的细菌细胞更容易聚集在一起,而形成生物膜的细菌细胞则具有高铁含量,生物膜能保护细菌免受宿主免疫系统和抗生素的侵害,已经是种生存机制。
团队观察,铁记忆至少会传到第四代子细胞,在第七代自然丧失,但如果人为介入铁含量,记忆就够延续更久。研究人员推测,如果含铁量低,就会触发细菌的“记忆”,让它们形成快速移动的迁徙群,开始寻寻觅觅找出铁;当铁含量较高时,记忆会告诉细菌定居并形成生物膜。
这项研究有助于预防细菌感染、抗生素研发,Bhattacharyya 表示,我们对细菌行为了解得越多,就越容易对抗它们。
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