Als we aan bacteriën denken, denken we aan eenvoudige eencellige organismen die in principe bestaan ​​om hulpbronnen te consumeren en zich voort te planten. Ze denken, voelen of herinneren zich niet… of wel? Bacteriën hebben geen hersenen en voor zover wij weten kunnen ze niet nadenken. Maar konden ze op een ervaring reageren en zich deze later herinneren?

Nieuw onderzoek suggereert dat sommige bacteriën dit zouden kunnen hebben een rudimentaire vorm van geheugen van hun ervaringen in de omgeving. Ze zouden deze herinnering zelfs van generatie op generatie kunnen doorgeven through een uniek mechanisme. Laten we eens kijken naar het nieuwste onderzoek dat onderzoekt wat bacteriën precies weten, en hoe ze dat weten.

Je bent hier eerder geweest

In een baanbrekend onderzoek Onderzoekers van de Universiteit van Texas hebben een verrassend vermogen van bacteriën ontdekt: de vorming van geheugenachtige reacties. Deze bevindingen hebben ons begrip van bacterieel gedrag op de proef gesteld en kunnen nieuwe wegen openen in microbieel onderzoek. “Bacteriën hebben geen hersenen, maar ze kunnen informatie uit hun omgeving verzamelen, en als ze die omgeving vaak tegenkomen, kunnen ze die informatie opslaan en er later snel toegang toe krijgen voor hun eigen voordeel”, zegt hoofdauteur Souvik Bhattacharyya, die onderzoek doet naar antibiotica. resistentie in bacteriële zwermen.

De studie concentreerde zich op Escherichia coli, een modelorganisme, om te observeren hoe bacteriën reageren op omgevingsstimuli. Het onderzoeksteam ontdekte dat E. coli effectief gegevens kan opslaan van eerdere ontmoetingen met specifieke aandoeningen. Cellulaire ijzerniveaus worden gebruikt om gedragspatronen te ‘herinneren’. Dit fenomeen, beschreven als een op ijzer gebaseerd geheugen, stelt bacteriën in staat efficiënter te reageren op bekende stimuli door gebruik te maken van dit geheugen.

Bacteriën, verstoken van neuronen en zenuwstelsel, gebruiken ijzerniveaus als signaal om geheugenachtige reacties te vormen. Hoge ijzergehaltes in de eencellige organismen zorgen ervoor dat de bacteriën biofilms vormen en relatief stationair blijven. Omgekeerd hebben bacteriën met een laag ijzergehalte de neiging om zwermgedrag te ondergaan, waarbij bacteriën zich collectief over een oppervlak bewegen. Opmerkelijk genoeg lijken de bacteriën, eenmaal blootgesteld aan een laag ijzergehalte en een eerste zwermgebeurtenis, zich deze toestand in de toekomst te kunnen ‘herinneren’. Toen ze opnieuw in een vergelijkbare situatie werden geplaatst, vertoonden deze bacteriën een verbeterd zwermvermogen, alsof ze zich dat van hun eerdere ontmoeting hadden herinnerd.

Natuurlijk moet worden opgemerkt dat bacteriën niet de langste levensduur hebben. Het op ijzer gebaseerde geheugen kan echter van generatie op generatie worden doorgegeven. Het is niet everlasting, maar kan tot vier generaties duren. Ze worden op natuurlijke wijze volledig geëlimineerd door de zevende generatie. Kunstmatige manipulatie van ijzerniveaus kan deze duur verlengen, wat duidt op een complexe wisselwerking tussen omgevingsfactoren en bacterieel gedrag.

De huidige werktheorie is dat de bacteriën klaar zijn om te zwermen in omgevingen met een laag ijzergehalte, zodat ze op zoek kunnen gaan naar meer ijzer om zichzelf in stand te houden. In een omgeving met een hoog ijzergehalte is het niet nodig om energie te verspillen met bewegen, dus stationair blijven in een biofilm is zinvoller om de beschikbare hulpbronnen te gebruiken die al voorhanden zijn.

Dit onderzoek heeft belangrijke implicaties voor de bestrijding van bacteriële infecties en antibioticaresistentie. Inzicht in hoe bacteriën stressoren zoals blootstelling aan antibiotica onthouden en erop reageren, zou kunnen leiden tot effectievere therapeutische strategieën. Vooral ijzerniveaus zouden een doelwit kunnen zijn voor nieuwe behandelingen, omdat ze een cruciale rol spelen bij de bacteriële virulentie, aldus Bhattacharyya.

De ontdekking van een rudimentaire vorm van geheugen in bacteriën is een grote winst op het gebied van de microbiologie. Het benadrukt dat deze micro-organismen veel geavanceerder zijn dan we ons anders zouden voorstellen. Het onderstreept ook de noodzaak van voortgezet onderzoek naar het begrijpen van bacterieel gedrag. Deze kennis is essentieel voor het ontwikkelen van nieuwe strategieën om bacteriële infecties te bestrijden en antibioticaresistentie aan te pakken. Deze problemen zullen niet snel verdwijnen. Elk onderzoek dat ons meer inzicht kan geven in de geheimen van bacterieel gedrag zou van grote waarde kunnen zijn bij het aanpakken van deze problemen.

Uitgelichte afbeelding: “Various en Coli“door (Mattosaurus)