首先，細菌看到存儲記憶并將它們傳給幾代人

根據(jù)一項新的研究，一個沒有大腦或神經(jīng)系統(tǒng)的單細胞生物仍然可以形成記憶并將這些記憶傳遞給后代。

無處不在的細菌，大腸桿菌是研究最充分的生命形式之一在地球上，但科學家們仍在發(fā)現(xiàn)它生存和傳播的意想不到的方式。

德克薩斯大學和特拉華大學的研究人員現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)了一種潛在的記憶系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許大腸桿菌在幾個小時和幾代人之后“記住”過去的經(jīng)歷。

研究小組表示，據(jù)他們所知，這種細菌記憶以前從未被發(fā)掘過。

顯然，科學家在這種情況下討論的記憶與有意識的人類記憶不同。

細菌記憶現(xiàn)象描述過去經(jīng)驗中的信息如何影響當前的決策。

“細菌沒有大腦，但它們可以從環(huán)境中收集信息，如果它們經(jīng)常遇到這種環(huán)境，它們可以存儲這些信息，并在以后快速訪問它，以造福它們。解釋來自UT的首席研究員分子生物學家Souvik Bhattacharyya。

Bhattacharyya及其團隊的發(fā)現(xiàn)基于10,000多種細菌“蜂群”測定的強烈關聯(lián)。

這些實驗正在測試是否大腸桿菌單個板上的細胞會聚集在一起，形成一個以相同電機移動的遷移團塊。這種行為通常表明細胞正在聯(lián)合起來有效地尋找合適的環(huán)境。

另一方面，當大腸桿菌細胞聚集在一起形成粘性生物膜，這是它們在營養(yǎng)表面定植的方式。

在最初的實驗中，研究人員暴露大腸桿菌細胞對幾種不同的環(huán)境因素進行觀察，看看哪些條件觸發(fā)蜂群最快。

最終，研究小組發(fā)現(xiàn)，細胞內鐵是細菌移動還是停留的最強預測因子。

低水平的鐵與更快、更有效的蜂群有關，而高水平會導致更穩(wěn)定的生活方式。

在第一代中大腸桿菌細胞，這似乎是一種直覺反應。但是，在經(jīng)歷了一次蜂群事件之后，在生命后期經(jīng)歷低鐵含量的細胞在蜂群中比以前更快、更有效。

更重要的是，這種“鐵”記憶被傳遞給至少四代連續(xù)的子細胞，這些子細胞是由母細胞分裂成兩個新細胞形成的。

到了第七代子細胞，這種鐵記憶自然而然地消失了——盡管如果科學家人為地強化它，它可以重新獲得。

該研究背后的作者尚未確定潛在記憶系統(tǒng)或其可遺傳性背后的分子機制，但細胞內鐵和代際蜂群行為之間的密切關聯(lián)表明存在一定程度的持續(xù)條件反射。

而表觀遺傳學已知在以下方面發(fā)揮作用通過“記住”的生物環(huán)境通過幾代人大腸桿菌通過調節(jié)特定基因的“開”和“關”設置，研究人員認為遺傳力持續(xù)時間短意味著這不是這里的主要機制。

鐵與細菌的多種應激反應有關。對于圍繞它形成的代際記憶系統(tǒng)來說，在進化上有很大的意義。

鐵基記憶系統(tǒng)可能會有所幫助大腸桿菌適應惡劣的環(huán)境條件或抗生素。

單個大腸桿菌細胞可以半小時內翻倍，因此將這種記憶傳遞給子細胞的能力在緩慢變化的環(huán)境中也可能是有益的。

“在地球大氣中有氧氣之前，早期的細胞生命利用鐵進行許多細胞過程，”說巴塔查里亞。

“鐵不僅對地球生命的起源至關重要，而且對生命的進化也至關重要。細胞以這種方式利用它是有道理的。

“最終，”Bhattacharyya總結“我們對細菌行為了解得越多，就越容易對抗它們。

該研究發(fā)表在PNAS國際科學院院刊.

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