Вчені виявили, що бактерії можуть створювати щось на кшталт спогадів про те, коли формувати стратегії, які можуть викликати небезпечні інфекції у людей, такі як стійкість до антибіотиків і бактеріальні зграї, коли мільйони бактерій збираються разом на одній поверхні. Відкриття, яке має потенційне застосування для запобігання та боротьби з бактеріальними інфекціями та боротьби зі стійкими до антибіотиків бактеріями, стосується загального хімічного елемента, який бактеріальні клітини можуть використовувати для формування та передачі цих спогадів своїм нащадкам протягом наступних поколінь.
Дослідники з Техаського університету в Остіні виявили, що бактерії E. coli використовують рівень заліза як спосіб зберігання інформації про різні поведінки, які потім можуть активуватися у відповідь на певні подразники. Висновки опубліковані в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Раніше вчені спостерігали, що бактерії, які мали попередній досвід роїння (переміщення по поверхні як колектив за допомогою джгутиків), покращують подальшу ефективність роїння. Дослідницька група під керівництвом UT вирішила дізнатися, чому. У бактерій немає нейронів, синапсів або нервової системи, тому будь-які спогади не схожі на задування свічок на дитячому дні народження. Вони більше схожі на інформацію, що зберігається на комп’ютері.
«Бактерії не мають мозку, але вони можуть збирати інформацію з навколишнього середовища, і якщо вони часто стикаються з цим середовищем, вони можуть зберігати цю інформацію та швидко отримувати до неї доступ пізніше для своєї користі», — сказав Сувік Бхаттачарія, провідний автор і проректор ранньої кар’єри на кафедрі молекулярних біологічних наук UT.
Все це повертається до заліза, одного з найпоширеніших елементів на Землі. Окремі та вільно плаваючі бактерії мають різні рівні заліза. Вчені помітили, що бактеріальні клітини з меншим рівнем заліза були кращими ройниками. Навпаки, бактерії, які утворювали біоплівки, щільні, липкі килимки бактерій на твердих поверхнях, мали високий рівень заліза у своїх клітинах. Бактерії з толерантністю до антибіотиків також мали збалансований рівень заліза. Ці залізні спогади зберігаються протягом принаймні чотирьох поколінь і зникають до сьомого.
«До появи кисню в атмосфері Землі раннє клітинне життя використовувало залізо для багатьох клітинних процесів. Залізо має вирішальне значення не тільки для виникнення життя на Землі, але й для еволюції життя», — сказав Бхаттачарія. «Це має сенс, що клітини будуть використовувати його таким чином».
Дослідники припускають, що коли рівень заліза низький, бактеріальна пам’ять запускається, щоб утворити швидко рухливий міграційний рій, який шукає залізо в навколишньому середовищі. Коли рівень заліза високий, спогади вказують на те, що це середовище є хорошим місцем для утворення біоплівки.
«Рівень заліза, безумовно, є мішенню для лікування, оскільки залізо є важливим фактором вірулентності», — сказав Бхаттачарія. «Зрештою, чим більше ми знаємо про поведінку бактерій, тим легше з ними боротися».