Τα βακτήρια μπορούν να αποθηκεύσουν αναμνήσεις και να τις μεταδώσουν για γενιές: ScienceAlert

Ένας μονοκύτταρος οργανισμός χωρίς εγκέφαλο ή νευρικό σύστημα για να μιλήσει μπορεί να εξακολουθεί να σχηματίζει μνήμες και να τις μεταδίδει στις μελλοντικές γενιές, σύμφωνα με νέα έρευνα.

Τα βακτήρια εξαπλώνονται παντού, Escherichia coli, Αυτός είναι Μια από τις πιο μελετημένες μορφές ζωής Στη Γη, ωστόσο οι επιστήμονες εξακολουθούν να ανακαλύπτουν απροσδόκητους τρόπους για να επιβιώσει και να εξαπλωθεί.

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Τέξας και στο Πανεπιστήμιο του Ντέλαγουερ ανακάλυψαν τώρα ένα πιθανό σύστημα μνήμης που το επιτρέπει βακτήρια coli «Θυμηθείτε» προηγούμενες εμπειρίες για ώρες και γενιές αργότερα.

Η ομάδα λέει ότι, εξ όσων γνωρίζει, αυτό το είδος βακτηριακής μνήμης δεν έχει ανακαλυφθεί στο παρελθόν.

Είναι σαφές ότι η μνήμη που συζητούν οι επιστήμονες σε αυτή την περίπτωση δεν είναι ίδια με τη συνειδητή ανθρώπινη μνήμη.

Αντίθετα το φαινόμενο της βακτηριακής μνήμης Περιγράφω Πώς οι πληροφορίες από προηγούμενες εμπειρίες επηρεάζουν την τρέχουσα λήψη αποφάσεων.

«Τα βακτήρια δεν έχουν εγκέφαλο, αλλά μπορούν να συλλέξουν πληροφορίες από το περιβάλλον τους και αν συναντήσουν αυτό το περιβάλλον επανειλημμένα, μπορούν να αποθηκεύσουν αυτές τις πληροφορίες και να αποκτήσουν γρήγορα πρόσβαση σε αυτές αργότερα για δικό τους όφελος». Εξηγεί Επικεφαλής ερευνητής είναι ο μοριακός βιολόγος Souvik Bhattacharya του Πανεπιστημίου του Τέξας.

Τα ευρήματα της Bhattacharyya και της ομάδας τους βασίζονται σε ισχυρούς συσχετισμούς από περισσότερες από 10.000 δοκιμές βακτηριακής «σμήνης».

Αυτά τα πειράματα ήταν μια δοκιμή για να δούμε αν… βακτήρια coli Τα κύτταρα σε μια πλάκα θα συγκεντρωθούν για να σχηματίσουν μια ενιαία μεταναστευτική μάζα που κινείται με τον ίδιο κινητήρα. Μια τέτοια συμπεριφορά γενικά δείχνει ότι τα κύτταρα ενώνονται για να αναζητήσουν αποτελεσματικά ένα κατάλληλο περιβάλλον.

Από την άλλη όταν βακτήρια coli Τα κύτταρα συγκεντρώνονται για να σχηματίσουν ένα κολλώδες βιοφίλμ, το οποίο είναι ο τρόπος τους να αποικίζουν μια θρεπτική επιφάνεια.

Σε προκαταρκτικά πειράματα, οι ερευνητές αποκάλυψαν βακτήρια coli Τα κύτταρα εκτέθηκαν σε αρκετούς διαφορετικούς περιβαλλοντικούς παράγοντες για να μάθουν ποιες συνθήκες τα οδήγησαν στο να συσσωρευτούν πιο γρήγορα.

Τελικά, η ομάδα διαπίστωσε ότι ο ενδοκυτταρικός σίδηρος ήταν ο ισχυρότερος προγνωστικός παράγοντας για το αν τα βακτήρια μετακινήθηκαν ή έμεναν στη θέση τους.

Τα χαμηλότερα επίπεδα σιδήρου συσχετίστηκαν με ταχύτερη και αποτελεσματικότερη κινητοποίηση, ενώ τα υψηλότερα επίπεδα οδήγησαν σε έναν πιο καθιστικό τρόπο ζωής.

Από την πρώτη γενιά βακτήρια coli κύτταρα, αυτό φαίνεται να είναι μια διαισθητική απάντηση. Αλλά μετά από ένα μόνο συμβάν σμήνος, τα κύτταρα που παρουσίασαν χαμηλότερα επίπεδα σιδήρου αργότερα στη ζωή ήταν πιο γρήγορα και πιο αποτελεσματικά στο σμήνος από πριν.

Επιπλέον, αυτή η «σιδηρά» μνήμη μεταδίδεται σε τουλάχιστον τέσσερις διαδοχικές γενιές θυγατρικών κυττάρων, οι οποίες σχηματίζονται από τη διαίρεση του μητρικού κυττάρου σε δύο νέα κύτταρα.

Μέχρι την έβδομη γενιά θυγατρικών κυττάρων, αυτή η σιδερένια μνήμη χάνεται φυσικά, αν και μπορεί να αποκατασταθεί εάν οι επιστήμονες την ενισχύσουν τεχνητά.

Οι συγγραφείς της μελέτης δεν έχουν ακόμη καθορίσει τον μοριακό μηχανισμό πίσω από αυτό το δυνητικό σύστημα μνήμης ή την κληρονομικότητά του, αλλά η ισχυρή συσχέτιση μεταξύ του ενδοκυτταρικού σιδήρου και της συμπεριφοράς σμήνων μεταξύ των γενεών υποδηλώνει ότι υπάρχει ένα επίπεδο συνεχούς προετοιμασίας.

Ενώ η γενετική είναι γνωστό ότι παίζει ρόλο στην… Περνώντας «θυμήθηκαν» βιολογικές ρυθμίσεις. Σε γενεές βακτήρια coli Ρυθμίζοντας τις ρυθμίσεις «on» και «off» συγκεκριμένων γονιδίων, οι ερευνητές πιστεύουν ότι η σύντομη διάρκεια της κληρονομικότητας σημαίνει ότι αυτός δεν είναι ο υποκείμενος μηχανισμός εδώ.

Ο σίδηρος σχετίζεται με πολλαπλές αντιδράσεις στο στρες στα βακτήρια. Το ότι ένα σύστημα μνήμης μεταξύ των γενεών σχηματίστηκε γύρω από αυτό έχει πολύ εξελικτικό νόημα.

Το σύστημα μνήμης που βασίζεται σε σίδηρο μπορεί να βοηθήσει βακτήρια coli Προσαρμογή σε κακές περιβαλλοντικές συνθήκες ή αντιβιοτικά.

Ενας βακτήρια coli Το κύτταρο μπορεί Διπλό μέσα σε μισή ώραΈτσι, η δυνατότητα μεταφοράς τέτοιας μνήμης σε θυγατρικά κύτταρα μπορεί επίσης να είναι χρήσιμη σε περιβάλλοντα που αλλάζουν αργά.

«Πριν υπήρχε οξυγόνο στην ατμόσφαιρα της Γης, η πρώιμη κυτταρική ζωή χρησιμοποιούσε σίδηρο για πολλές κυτταρικές διεργασίες». Αυτος λεει Bhattacharya.

“Ο σίδηρος δεν είναι σημαντικός μόνο για την προέλευση της ζωής στη Γη, αλλά και για την εξέλιξη της ζωής. Είναι λογικό τα κύτταρα να τον χρησιμοποιούν με αυτόν τον τρόπο.”

«Στο τέλος», είπε ο Bhattacharya Συμπεραίνει, «Όσο περισσότερα γνωρίζουμε για τη συμπεριφορά των βακτηρίων, τόσο πιο εύκολο είναι να τα καταπολεμήσουμε».

Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο Με ανθρώπους.