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細菌無腦 研究:會儲存記憶並傳承幾代

美國德州大學奧斯汀分校研究發現,細菌會儲存記憶並傳承好幾代。此為大腸桿菌的示意圖。(Shutterstock)
美國德州大學奧斯汀分校研究發現,細菌會儲存記憶並傳承好幾代。此為大腸桿菌的示意圖。(Shutterstock)

文/記者陳俊村
美國研究顯示,雖然細菌沒有大腦或神經系統,但它們卻可以把何時該群聚起來感染人類之類的訊息,像記憶一樣儲存起來,並傳承給未來好幾代。

美國德州大學奧斯汀分校(University of Texas at Austin)日前發表新聞稿指出,該校研究人員發現,大腸桿菌使用鐵含量來儲存不同行為的訊息。當它們受到某些刺激時,這些行為就會啟動。

科學家先前觀察到,有群聚(使用鞭毛在表面上集體移動)經驗的細菌,可以改善隨後的群聚表現。為了探求原因,該校研究團隊著手進行研究。

細菌因為沒有神經元、突觸(兩個神經元的相接處)或神經系統,所以任何記憶都無法長久留存。它們比較像是儲存在電腦上的訊息。

主導這項研究的該校分子生物學家巴塔查亞(Souvik Bhattacharyya)指出,細菌沒有大腦,但它們可以從環境中蒐集訊息。如果它們經常遇到這種環境,它們可以儲存這些訊息,並在以後迅速取得,使其受益。

這一切都與鐵有關。鐵是地球上最豐富的元素之一。單一和自由漂浮的細菌具有不同含量的鐵。科學家發現,鐵含量較低的細菌細胞比較會群聚。相較之下,形成生物膜的細菌,細胞中鐵含量很高。這些鐵的記憶持續了至少四代,到第七代之前就消失了。

巴塔查亞表示,在地球大氣中有氧氣之前,早期的細胞生命利用鐵進行許多細胞代謝過程。鐵不但對地球生命的起源至關重要,而且在生命的演化上也是如此。細胞會以這種方式運用它是有道理的。

研究人員推測,當鐵的含量低時,細菌的記憶會被觸發,進而形成迅速移動的遷徙群體,在環境中尋找鐵。當鐵含量高時,記憶會指示,這種環境是停留以及形成生物膜的好地方。

巴塔查亞說,「歸根結底,我們對細菌的行為了解得越多,就越容易對抗它們。」

研究成果發表於《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America)。◇