Ученые из Техасского университета обнаружили, что бактерии могут формировать «воспоминания» о своем поведении и адаптироваться к окружающей среде.
Важную роль в этом процессе играет уровень железа. Бактерии с разным содержанием железа проявляют разные стратегии выживания, такие как роение и образование биопленок, что может вызывать опасные инфекции у людей или приводить к устойчивости к антибиотикам. Эти открытия помогут в разработке новых подходов к предотвращению и лечению бактериальных инфекций.
Исследователи обнаружили, что бактерии кишечной палочки используют уровень железа как способ хранения информации о различных формах поведения. Эти стратегии могут активироваться в ответ на определенные стимулы. Ученые пытались выяснить, почему бактерии, которые имели опыт роения (передвижения по поверхности коллективно с помощью жгутиков), проявляют улучшенную производительность в последующих роениях
У бактерий отсутствуют нейроны, синапсы и нервная система, поэтому их воспоминания не похожи на воспоминания о событиях у людей. То, как они запоминают информацию, больше напоминает компьютер. Они могут собирать информацию из окружающей среды, и если они часто сталкиваются с этой средой, они сохраняют данные и быстро получают к ним доступ позже в своих интересах.
Исследователи обнаружили различия в содержании железа у отдельных свободно плавающих бактерий. Те бактерии, у которых уровень железа был низким, проявляли лучшие способности к роению — умению передвигаться по поверхности коллективно. С другой стороны, бактерии, которые образовывали биопленки (плотные и липкие скопления бактерий на твердых поверхностях), имели высокий уровень железа в клетках. Бактерии, обладающие толерантностью к антибиотикам, имели сбалансированный уровень железа. Интересно, что эти «железные» воспоминания сохранялись на протяжении по крайней мере четырех поколений бактерий и исчезали к седьмому поколению.
Железо — один из самых распространенных элементов на Земле. До появления кислорода в атмосфере ранняя клеточная жизнь использовала железо для многих процессов. Железо играет решающую роль не только в зарождении жизни на Земле, но и в ее эволюции.
Исследователи предполагают, что, когда уровень железа в окружающей среде низкий, у бактерий формируются воспоминания, которые подталкивают их создавать мигрирующие рои и искать железо. А при высоком уровне железа окружающая среда становится оптимальным местом для образования биопленки, что может помочь бактериям выживать и размножаться.
Таким образом, уровень железа — важная цель для разработки терапевтических подходов, поскольку он играет существенную роль в способности бактерий вызывать и развивать заболевания. Понимание и изучение поведения бактерий поможет разработать более эффективные стратегии борьбы с бактериальными инфекциями.
