無腦細菌對「鐵」有記憶反應,還可以代代相傳

作者 | 發布日期 2023 年 11 月 27 日 14:05 | 分類 環境科學 , 生物科技 , 自然科學 line share follow us in feedly line share
無腦細菌對「鐵」有記憶反應,還可以代代相傳


細菌明明沒有腦袋,但科學家發現,鐵含量會讓細菌有「記憶反應」,影響它們的行為外,還會傳承給下一代。

美國德州大學奧斯汀分校團隊認為,這項發現在預防細菌感染、解決細菌抗生素抗藥性等問題,具有潛在應用價值。避免發生數百萬細菌聚集在同一個表面,然後還對抗生素有抗藥性的可怕情形。

團隊研究的細菌為相當常見的大腸桿菌,主要作者 Souvik Bhattacharyya 表示,細菌沒有大腦,但它們可以從環境中收集訊息,如果發現這是熟悉的環境,就會把訊息儲存起來,之後就能迅速「讀取」。

過去科學家已經發現,細菌對環境的適應力相當強,但牠們沒有腦袋,沒有神經元、突觸或神經系統,自然不能記憶,因此學界開始好奇它們是否可以儲存適應性訊息,進而展開實驗。先前研究人員已確定細菌的集群經驗,它們在固體或半固體表面上能集體快速、協調的移動,改善隨後的集群性能,但團隊想了解背後原因。

在進行超過 10,000 次單細胞群實驗後,他們發現細菌資訊收集和記憶的關鍵是「鐵」。

Bhattacharyya 表示,大氣層有氧氣之前,早期生命是利用鐵來進行許多細胞過程,鐵不僅對於生命起源相當重要,其重要性對生命的演化亦然。

研究人員發現,「鐵記憶」預先存在自由飄浮的細菌細胞中,並且藉由集群行為來強化。團隊發現,鐵含量低的細菌細胞更容易聚集在一起,而形成生物膜的細菌細胞則具有高鐵含量,生物膜能保護細菌免受宿主免疫系統和抗生素的侵害,已經是種生存機制。

團隊觀察,鐵記憶至少會傳到第四代子細胞,在第七代自然喪失,但如果人為介入鐵含量,記憶就夠延續更久。研究人員推測,如果含鐵量低,就會觸發細菌的「記憶」,讓它們形成快速移動的遷徙群,開始尋尋覓覓找出鐵;當鐵含量較高時,記憶會告訴細菌定居並形成生物膜。

這項研究有助於預防細菌感染、抗生素研發,Bhattacharyya 表示,我們對細菌行為了解得越多,就越容易對抗它們。

(首圖來源:National Institutes of Health