我們的長期記憶是儲存和檢索所學知識的場所，它使我們能夠整合接收到的新資訊。但是，無腦細菌能記住它們以前的經驗嗎？如果能，這些所謂的記憶會影響它們的行為嗎？德州大學奧斯汀分校的研究人員領導的一項新研究表明，大腸桿菌這種非常常見的細菌會根據過去的經驗對環境做出反應，表現出一種”記憶”形式，這種記憶會驅動它們做出決策，並傳遞給後代。

大腸桿菌的顯微圖像。資料來源：美國國立衛生研究院

這項研究的第一作者蘇維克-巴塔查里亞（Souvik Bhattacharyya）說：”細菌沒有大腦，但它們可以從環境中收集信息，如果它們經常遇到這種環境，它們就可以儲存這些信息，並在日後快速獲取這些信息，從而使自己受益。”

細菌可以很容易地適應環境，這引發了關於細菌是否可以儲存資訊以實現這種適應性的理論和實驗。研究人員已經確定，先前的經驗–細菌種群在固體或半固體表面的快速、協調運動會提高隨後的繁殖性能，但他們想了解為什麼會發生這種情況。

在進行了1 萬多次單細胞蜂群試驗後，他們發現細菌資訊收集和記憶的關鍵在於鐵元素。

巴塔查里亞說：”在地球大氣中出現氧氣之前，早期的細胞生命利用鐵來完成許多細胞過程。鐵不僅對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鐵是合情合理的。”

研究人員發現，”鐵記憶”預先存在於自由浮游的細菌細胞中，並透過蜂擁行為得到強化。鐵含量低的細胞較善於成群繁殖，而形成生物膜的細胞鐵含量則較高，生物膜是指附著在表面上和/或彼此間的密集細菌群。這些被粘液包裹的生物膜是一種生存機制，可以保護細菌免受宿主免疫系統和抗生素的侵害。

實驗室平板上的細菌群。圖片由德州大學奧斯汀分校提供

他們觀察到，母細胞的鐵記憶（與其成群潛能相關）會傳給第四代子細胞。到第七代時，這種記憶自然消失，而人為控制鐵含量則能讓這種記憶持續更久。

根據研究結果，研究人員推測，低鐵含量會觸發細菌記憶，使它們形成快速移動的遷徙群，在環境中尋找鐵。當鐵含量高時，記憶會告訴細菌定居下來，形成生物膜。

巴塔查里亞說：”鐵的含量肯定是治療的目標，因為鐵是毒力的一個重要因素。歸根結底，我們對細菌行為了解得越多，對付它們就越容易。”

這項研究發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）。