德州大學的研究人員發現，細菌（特別是大腸桿菌）利用鐵的含量來儲存和回憶有關蜂擁和形成生物膜等行為的資訊。這種類似記憶形式的能力可能會帶來對抗細菌感染和抗生素抗藥性的新方法。

科學家發現，細菌可以形成類似記憶的機制，為導致人類危險感染的策略提供資訊。這些策略包括抗生素抗藥性和細菌群的形成，即數以百萬計的細菌聚集在一個物體表面。

這項發現對預防和治療細菌感染，尤其是涉及抗生素抗藥性菌株的感染具有重要意義。這個過程涉及一種常見的化學元素，細菌細胞利用這種化學元素創造並向後代傳遞這些”記憶”。

德州大學研究人員的發現

德州大學奧斯汀分校的研究人員發現，大腸桿菌利用鐵含量來儲存不同行為的訊息，然後在受到某些刺激時激活這些訊息。

這項發現發表在《美國國家科學院院刊》。

科學家以前曾觀察到，有過群聚（利用鞭毛在表面上集體移動）經歷的細菌會提高隨後的群聚表現，UT領導的研究小組開始研究其中的原因。

實驗室平板上的細菌群。資料來源：德州大學奧斯汀分校

了解細菌的”記憶

細菌沒有神經元、突觸或神經系統，因此它們的記憶不像兒時生日派對上吹蠟燭的記憶。它們更像是儲存在電腦中的資訊。

“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，它們就可以存儲這些信息，並在日後快速獲取這些信息，從而使自己受益，”第一作者、UT 大學分子生物科學系教務長早期職業研究員蘇維克-巴塔查里亞（Souvik Bhattacharyya）說。

鐵在細菌行為中的作用

這一切都與鐵有關，鐵是地球上最豐富的元素之一。單細胞和自由浮游細菌的鐵含量各不相同。科學家觀察到，鐵含量較低的細菌細胞更善於群居。與此相反，在固體表面形成生物膜（緻密、黏稠的細菌墊）的細菌，其細胞中的鐵含量較高。具有抗生素耐受性的細菌也具有均衡的鐵含量。這些鐵記憶至少會持續四代，到第七代就會消失。

“在地球大氣中出現氧氣之前，早期的細胞生命就利用鐵來完成許多細胞過程。鐵不僅是地球生命起源的關鍵，也是生命進化的關鍵，”巴塔查里亞說。”細胞以這種方式利用鐵是合理的。”

顯微鏡下的細菌群影片。圖片來源：德州大學奧斯汀分校

研究人員推測，當鐵含量較低時，細菌的記憶會被觸發，形成一個快速移動的遷移群，在環境中尋找鐵。當鐵含量較高時，細菌的記憶就會顯示這個環境是適合它們停留並形成生物膜的好地方。

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