细菌可以储存记忆并将它们传给几代人

根据一项新的研究，一个没有大脑或神经系统的单细胞生物仍然可以形成记忆并将这些记忆传递给后代。

无处不在的细菌，大肠杆菌是研究最充分的生命形式之一在地球上，但科学家们仍在发现它生存和传播的意想不到的方式。

德克萨斯大学和特拉华大学的研究人员现在发现了一种潜在的记忆系统，该系统允许大肠杆菌在几个小时和几代人之后“记住”过去的经历。

研究小组表示，据他们所知，这种细菌记忆以前从未被发掘过。

显然，科学家在这种情况下讨论的记忆与有意识的人类记忆不同。

细菌记忆现象描述过去经验中的信息如何影响当前的决策。

“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，以造福它们。解释来自UT的首席研究员分子生物学家Souvik Bhattacharyya。

Bhattacharyya及其团队的发现基于10,000多种细菌“蜂群”测定的强烈关联。

这些实验正在测试是否大肠杆菌单个板上的细胞会聚集在一起，形成一个以相同电机移动的迁移团块。这种行为通常表明细胞正在联合起来有效地寻找合适的环境。

另一方面，当大肠杆菌细胞聚集在一起形成粘性生物膜，这是它们在营养表面定植的方式。

在最初的实验中，研究人员暴露大肠杆菌细胞对几种不同的环境因素进行观察，看看哪些条件触发蜂群最快。

最终，研究小组发现，细胞内铁是细菌移动还是停留的最强预测因子。

低水平的铁与更快、更有效的蜂群有关，而高水平会导致更稳定的生活方式。

在第一代中大肠杆菌细胞，这似乎是一种直觉反应。但是，在经历了一次蜂群事件之后，在生命后期经历低铁含量的细胞在蜂群中比以前更快、更有效。

更重要的是，这种“铁”记忆被传递给至少四代连续的子细胞，这些子细胞是由母细胞分裂成两个新细胞形成的。

到了第七代子细胞，这种铁记忆自然而然地消失了——尽管如果科学家人为地强化它，它可以重新获得。

该研究背后的作者尚未确定潜在记忆系统或其可遗传性背后的分子机制，但细胞内铁和代际蜂群行为之间的密切关联表明存在一定程度的持续条件反射。

而表观遗传学已知在以下方面发挥作用通过“记住”的生物环境通过几代人大肠杆菌通过调节特定基因的“开”和“关”设置，研究人员认为遗传力持续时间短意味着这不是这里的主要机制。

铁与细菌的多种应激反应有关。对于围绕它形成的代际记忆系统来说，在进化上有很大的意义。

铁基记忆系统可能会有所帮助大肠杆菌适应恶劣的环境条件或抗生素。

单个大肠杆菌细胞可以半小时内翻倍，因此将这种记忆传递给子细胞的能力在缓慢变化的环境中也可能是有益的。

“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，”说巴塔查里亚。

“铁不仅对地球生命的起源至关重要，而且对生命的进化也至关重要。细胞以这种方式利用它是有道理的。

“最终，”Bhattacharyya总结“我们对细菌行为了解得越多，就越容易对抗它们。

该研究发表在PNAS国际科学院院刊.

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