PNAS：可遗传的铁记忆使大肠杆菌做出决策

科学家们发现，细菌可以创造一些类似记忆的东西，比如何时形成可能导致人类危险感染的策略，比如对抗生素的耐药性，以及当数百万细菌聚集在一个表面上时产生的细菌群。这一发现——在预防和对抗细菌感染以及解决抗生素耐药细菌方面有潜在的应用——与细菌细胞可以用来形成并将这些记忆传递给后代的一种常见化学元素有关。

德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发现，大肠杆菌利用铁含量来储存有关不同行为的信息，这些信息可以在受到某些刺激时被激活。

研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。

科学家们先前观察到，先前有过群居经历的细菌(利用鞭毛在表面上集体移动)提高了随后的群居表现。德克萨斯大学领导的研究小组开始研究其中的原因。细菌没有神经元、突触或神经系统，所以任何记忆都不像童年生日派对上吹灭蜡烛的记忆。它们更像是存储在计算机上的信息。

“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，并在以后迅速获取这些信息，以造福自己，”该研究的主要作者、UT分子生物科学系的教务长苏维克·巴塔查里亚(Souvik Bhattacharyya)说。

这一切都要追溯到铁，地球上最丰富的元素之一。单一的和自由漂浮的细菌含有不同水平的铁。科学家们观察到，铁含量较低的细菌细胞更容易聚集。相比之下，那些在固体表面形成生物膜的细菌，它们的细胞中含有高水平的铁。具有抗生素耐受性的细菌也有平衡的铁含量。这些铁一般的记忆至少会持续四代，到第七代就会消失。

“在地球大气中有氧气之前，早期的细胞生命利用铁来进行许多细胞过程。铁不仅对地球上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。”

研究人员推测，当铁含量低时，细菌的记忆会被触发，形成一个快速移动的迁徙群，在环境中寻找铁。当铁含量高时，记忆表明这个环境是一个停留和形成生物膜的好地方。

“铁水平绝对是治疗的目标，因为铁是毒性的重要因素。”“最终，我们对细菌的行为了解得越多，就越容易对抗它们。”