大肠杆菌会记住几代人的集群经历

在人类中，反复遭遇各种各样的刺激可以重新激活特定的神经元以产生长期记忆。在新的研究中，德克萨斯大学奥斯汀分校的生物学家在大肠杆菌的集群运动中发现了多代记忆。他们发现大肠杆菌利用铁水平来存储有关不同行为的信息，然后这些信息可以响应某些刺激而被激活。

不断变化的环境对所有生物的生存提出了挑战。

脊椎动物利用神经系统存储有关先前经历的信息来更快地做出决策。

信息存储和检索的过程称为记忆，可以存储几秒钟到几年。

通过“调节”，可以使系统产生更强的记忆——在这个过程中，重复遇到刺激可以稳定地与特定反应联系起来，从而大大减少决策时间。

生物学家之前曾观察到，具有集群经验(使用鞭毛在表面上集体移动)的细菌可以提高随后的集群性能。

德克萨斯大学奥斯汀分校研究员Souvik Bhattacharyya和他的同事着手研究其中的原因。

“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，它们就可以存储这些信息，并在以后快速访问这些信息以利于自身，”巴塔查亚博士说。

“这一切都回到了铁，地球上最丰富的元素之一。单一细菌和自由漂浮细菌的铁含量各不相同。”

作者观察到，铁含量较低的大肠杆菌细胞具有更好的集群能力。

相比之下，形成生物膜(固体表面上密集的粘性细菌垫)的细菌细胞中铁含量很高。

具有抗生素耐受性的细菌也具有平衡的铁含量。

这些钢铁般的记忆至少会持续四代，到第七代就会消失。

“在地球大气层中存在氧气之前，早期细胞生命就利用铁来进行许多细胞过程，”巴塔查亚博士说。

“铁不仅对于地球生命的起源至关重要，而且对于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。”

研究人员推测，当铁含量较低时，细菌记忆就会被触发，形成快速移动的迁徙群，在环境中寻找铁。

当铁含量较高时，记忆表明该环境是停留并形成生物膜的好地方。

“铁水平绝对是治疗的目标，因为铁是毒力的重要因素，”Bhattacharyya 博士说。

“最终，我们对细菌行为了解得越多，就越容易对抗它们。”

该团队的论文发表在《美国国家科学院院刊》上。