没有神经系统和神经元，细菌能将记忆传给下一代

▲研究者用绿脓杆菌作为实验对象，这种细菌能在囊性纤维化患者的气道里形成一层生物膜，会造成致命的感染。

由美国加州大学洛杉矶分校科学家牵头的一个国际研究团队发现，细菌有一种“记忆”，能够把感觉到的知识从一代个体传到下一代，而这些个体都不具备中枢神经系统，也没有任何神经元。

“这对我们和医学领域来说都是一大惊喜。”加州纳米系统学院成员、生物工程学与生化学教授，资深作者杰拉德∙王说。

囊性纤维化患者因细菌生物膜引起的感染一向难以治疗，上述新发现是了解这一难题的重要一步。

研究小组研究了一种叫做铜绿假单胞菌（又名绿脓杆菌）的细菌，它能在囊性纤维化患者的气道中形成生物膜，并导致可能致命的持续性感染。细菌生物膜也可以在外科植入物上形成，例如人工髋关节上；当这种情况发生，就会导致植入失败。细菌生物膜是由基因相同的细菌细胞组成的，它们可以在几乎任何表面上定植，形成由单个细胞组成的相互合作的群落。

“细菌需要发现一个表面，并发展出附着能力，这是形成生物膜的第一步。”研究论文的共同第一作者、UCLA研究生加尔文•李说。“我们首次实现了跟踪个体细胞的整个谱系的行为模式。我们发现，细菌的后代能够记住其祖先感知表面的信号。”

“我感到非常惊喜，因为我们了解到了在生物膜形成早期过程中，可逆的和不可逆的附着是如何连接起来的。”达特茅斯吉赛尔学院教授、合作资深作者乔治•奥图尔说。“这一理论是上世纪30年代被提出来的，90多年后我们才明白它们是如何同时起作用的。”

为了分析“感知”表面阶段时的细胞，科学家使用了由王教授团队开发的一种多代同堂细胞追踪法，结合其他几种数据分析法，包括常用于音乐音调分析的一种信号处理技术，这也是该技术首次应用于生物学测量。

研究揭示，细菌细胞内的信号分子循环性AMP的表达，以及IV型菌毛（参与细菌细胞活动的附属物）的活动水平，这两个事件是有节奏地互相连接的，两个事件之间仅仅相隔几个小时。

王教授说：“细菌通过这种有节奏的模式来感觉和记忆，这是它们能够决定何时停止运动、静止下来、不可逆地附着于一个表面，最终形成生物膜的关键。”

该研究成果首先以在线的形式发表在《美国国家科学院学报》上，稍后将刊登于该学报的印刷版。

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  编译：馥莉 审稿：西莫 编辑：程建兰

来源：https://phys.org/news/2018-04-bacteria-memory-descendants.html