研究人員發(fā)現(xiàn)細(xì)菌可以將記憶傳遞給后代

在加州大學(xué)洛杉磯分校的科學(xué)家的帶領(lǐng)下，一個國際研究小組發(fā)現(xiàn)細(xì)菌具有“記憶”，將感覺知識從一代細(xì)胞傳遞到下一代細(xì)胞，所有細(xì)胞都沒有中樞神經(jīng)系統(tǒng)或任何神經(jīng)元。

“這對我們和現(xiàn)場來說是一個巨大的驚喜，”Gerard Wong說，他是生物工程和化學(xué)與生物化學(xué)教授，加州大學(xué)洛杉磯分校加州納米系統(tǒng)研究所的成員，也是該研究的資深作者之一。

這些發(fā)現(xiàn)對理解難以治療由感染引起的一大步細(xì)菌生物膜在人與囊性纖維化。

研究小組研究了一種名為銅綠假單胞菌的細(xì)菌菌株，它在患有囊性纖維化的人的氣道中形成生物膜，并導(dǎo)致持續(xù)的致死性感染。細(xì)菌生物膜也可以在外科植入物上形成，如人造髖;當(dāng)它們發(fā)生時，它們會導(dǎo)致植入物失效。細(xì)菌生物膜由遺傳上相同的細(xì)菌細(xì)胞組成，這些細(xì)菌可以在幾乎任何表面定殖并形成單個細(xì)胞組織和配合的群落。

“形成生物膜的第一步是細(xì)菌必須感知表面并培養(yǎng)附著能力，”加州大學(xué)洛杉磯分校研究生Calvin Lee和該研究的共同第一作者說。“我們第一次能夠跟蹤整個細(xì)胞譜系的行為，我們發(fā)現(xiàn)后代可以記住它們祖先的表面?zhèn)鞲行盘枴?rdquo;

該研究結(jié)果在線發(fā)表在“美國國家科學(xué)院院刊”上，稍后將刊登在期刊的印刷版中。

“對我來說真的很興奮，我們已經(jīng)了解了早期生物膜形成過程中可逆和不可逆的依戀是如何聯(lián)系在一起的，”該研究的合作資深作者，達(dá)特茅斯Geisel醫(yī)學(xué)院的教授喬治奧圖爾說。“這些概念在20世紀(jì)30年代被描述，但我們花了將近90年的時間來了解它們?nèi)绾螀f(xié)同工作以幫助推動早期生物膜形成。”

為了分析正在“感知”表面的過程中的細(xì)胞，科學(xué)家使用了由Wong的研究小組開發(fā)的多代細(xì)胞追蹤方法，以及其他一些數(shù)據(jù)分析方法，包括一種更常用的信號處理技術(shù)。分析音樂中的音調(diào) - 這種技術(shù)用于生物測量的第一個已知應(yīng)用。

該方法揭示了兩個事件以節(jié)奏模式相關(guān)聯(lián)：環(huán)狀A(yù)MP的表達(dá)，細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的信號分子，以及IV型菌毛的活性水平，IV細(xì)菌是與細(xì)胞運動有關(guān)的細(xì)菌細(xì)胞的附屬物。該研究顯示，這些事件僅相隔幾個小時。

“細(xì)菌通過這種有節(jié)奏的模式感知和記憶，這對他們決定抑制運動至關(guān)重要，變得靜止并最終不可逆轉(zhuǎn)地附著在表面上并形成生物膜，”Wong說。

該項研究的合作高級作者，馬克斯普朗克動力學(xué)和自組織研究所所長Ramin Golestanian說：“我很驚訝地發(fā)現(xiàn)在早期細(xì)菌的決策過程中可以學(xué)到多少東西。通過從分子水平一直到生物膜水平編制系統(tǒng)的嚴(yán)格多尺度表征來形成生物膜的階段。“

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