科学家发现细菌也有 "记忆" 利用铁的含量来储存和回忆

科学家发现细菌也有"记忆"利用铁的含量来储存和回忆科学家发现，细菌可以形成类似记忆的机制，为导致人类危险感染的策略提供信息。这些策略包括抗生素耐药性和细菌群的形成，即数以百万计的细菌聚集在一个物体表面。这一发现对预防和治疗细菌感染，尤其是涉及抗生素耐药菌株的感染具有重要意义。这一过程涉及一种常见的化学元素，细菌细胞利用这种化学元素创造并向后代传递这些"记忆"。德克萨斯大学研究人员的发现德克萨斯大学奥斯汀分校的研究人员发现，大肠杆菌利用铁含量来储存不同行为的信息，然后在受到某些刺激时激活这些信息。这一发现发表在《美国国家科学院院刊》上。科学家们以前曾观察到，有过群聚（利用鞭毛在表面上集体移动）经历的细菌会提高随后的群聚表现，UT领导的研究小组开始研究其中的原因。实验室平板上的细菌群。资料来源：德克萨斯大学奥斯汀分校了解细菌的"记忆细菌没有神经元、突触或神经系统，因此它们的记忆并不像儿时生日派对上吹蜡烛的记忆。它们更像是存储在计算机中的信息。"细菌没有大脑，但它们可以从环境中收集信息，如果它们经常遇到这种环境，它们就可以存储这些信息，并在日后快速获取这些信息，从而使自己受益，"第一作者、UT大学分子生物科学系教务长早期职业研究员苏维克-巴塔查里亚（SouvikBhattacharyya）说。铁在细菌行为中的作用这一切都与铁有关，铁是地球上最丰富的元素之一。单细胞和自由浮游细菌的铁含量各不相同。科学家观察到，铁含量较低的细菌细胞更善于群居。与此相反，在固体表面形成生物膜（致密、粘稠的细菌垫）的细菌，其细胞中的铁含量较高。具有抗生素耐受性的细菌也具有均衡的铁含量。这些铁记忆至少会持续四代，到第七代就会消失。"在地球大气中出现氧气之前，早期的细胞生命就利用铁来完成许多细胞过程。铁不仅是地球生命起源的关键，也是生命进化的关键，"巴塔查里亚说。"细胞以这种方式利用铁是合情合理的。"显微镜下的细菌群视频。图片来源：德克萨斯大学奥斯汀分校研究人员推测，当铁含量较低时，细菌的记忆会被触发，从而形成一个快速移动的迁移群，在环境中寻找铁。当铁含量较高时，细菌的记忆就会显示这个环境是一个适合它们停留并形成生物膜的好地方。"铁的含量肯定是治疗的目标，因为铁是影响毒力的一个重要因素，"巴塔查里亚说。"归根结底，我们对细菌行为了解得越多，对付它们就越容易。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1399859.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1399859.htm

细菌能储存记忆并传递数代

细菌能储存记忆并传递数代根据发表在PNAS期刊上的一项研究，科学家发现细菌能像记忆那样储存信息并传递数代。细菌没有神经元、突触或神经系统，它的记忆更接近计算机的信息储存。研究结果有助于对抗细菌耐药性。德州奥斯丁研究人员发现，大肠杆菌能利用铁含量（ironlevels）存储不同行为的信息，这些信息可以响应特定刺激而被激活。铁是地球最丰富的元素之一。研究人员发现铁的记忆能传递至少四代，到第七代消失。研究人员认为铁含量可作为对抗细菌耐药性的一个目标。()()投稿：@ZaiHuaBot频道：@TestFlightCN

研究人员破译了一种细菌的内部工作原理

研究人员破译了一种细菌的内部工作原理一个机器人从凝胶层中冲出针头大小的碎片。狭窄的蓝色带子包含来自细菌培养物的蛋白质。随后，这些微小的凝胶碎片中包含的蛋白质将被更详细地分类。资料来源：奥尔登堡大学/MohssenAssanimoghaddam对新陈代谢的全面了解能够预测一种关键环境微生物的生长。根据他们在《mSystems》杂志上的报告，研究人员发现了惊人的机制，使细菌能够适应波动的环境条件。这些结果对生态系统的研究至关重要，其中芳香菌菌株作为一个重要的环境细菌群体的代表，可以作为一个模型生物体。这些发现还可能对污染场地的清理和生物技术应用产生影响。所研究的细菌菌株擅长利用难以分解的有机物质，一般在土壤和水生沉积物中发现。这种微生物在各种条件下茁壮成长，包括氧气、低氧和无氧层，而且在营养物质的摄入方面也非常多变。它们可以代谢40多种不同的有机化合物，包括高度稳定的天然物质，如木质素的成分，这是木材中发现的主要结构材料，以及长寿命的污染物和石油的成分。博士生帕特里克-贝克尔通过仔细的实验室研究，获得了对芳香菌的新陈代谢的整体理解。资料来源：奥尔登堡大学一种具有特殊能力的微生物特别是由六个碳原子组成的苯环的物质，被称为芳香族化合物，可以被这些微生物生物降解--无论是否有氧气的帮助。由于这些能力，Aromatoleum在将土壤和沉积物中的有机化合物完全降解为二氧化碳方面发挥着重要的环境作用--这一过程在生物土壤修复方面也很有用。目前研究的目的是全面了解这种单细胞生物体的功能。为此，研究人员使用五种不同的营养基质，在氧化和缺氧条件下（即有氧和无氧）培养微生物。对于这十种不同的生长条件，他们分别培养了25个培养物，然后使用分子生物学方法（技术术语：多组学）对各种样品进行了检查，这些方法能够同时分析一个细胞中的所有转录基因、产生的所有蛋白质以及其所有代谢产物。芳香菌的相互作用AromatoleumaromaticumEbN1T细菌（底部的黑色轮廓）以多种方式与生物和非生物环境相互作用：人为的输入、其他微生物的活动和自然界的过程产生不同的有机物质（不同颜色的点），细菌将其作为食物。同时，这些物质也被其他微生物所利用（食物竞争）。细菌细胞内的代谢网络通过不同的途径转换和降解这些物质（左边）。细胞反过来产生建筑材料，如DNA、蛋白质、糖类化合物或脂类（右图），它需要这些材料来生长。根据环境条件，细胞在氧气或硝酸盐（NO3-）的帮助下获得能量--显示在图像的最左边。资料来源：RalfRabus和PatrickBecker/奥尔登堡大学系统生物学方法拉布斯解释说："通过这种系统生物学方法可以深入了解一个生物体的所有内部运作。你把细菌分解成它的各个组成部分，然后你可以把它们重新组合起来--在一个模型中，预测一个培养物将以多快的速度生长，以及它将产生多少生物量。"他是奥尔登堡大学海洋环境化学和生物学研究所（ICBM）普通和分子微生物学研究小组的负责人，通过他们细致的工作，研究人员获得了对这种细菌菌株的代谢反应的全面了解。他们发现约有200个基因参与了降解过程，并确定了哪些酶可以分解作为营养物加入的物质，以及各种坚果是通过哪些中间产物产生的。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1348929.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1348929.htm

打破细菌屏障 改善慢性伤口感染治疗的新策略

打破细菌屏障改善慢性伤口感染治疗的新策略莎拉-罗-康伦（SarahRowe-Conlon）博士资料来源：联合国大学微生物学与免疫学系为了保护自己免受人体免疫系统和其他潜在威胁的侵袭，金黄色葡萄球菌可以聚集在一起，形成一个被称为生物膜的滑溜溜黏糊糊的防护罩。生物膜屏障非常厚，无论是免疫细胞还是抗生素都无法穿透并中和有害细菌。北卡罗来纳大学医学院和北卡罗来纳-北卡罗来纳州立大学生物医学工程联合系的研究人员开发出一种新方法，将棕榈油酸、庆大霉素和无创超声波结合在一起，帮助改善被金黄色葡萄球菌感染的慢性伤口的药物输送。利用他们的新策略，研究人员能够将糖尿病小鼠伤口中具有挑战性的MRSA感染降低94%。他们能够完全消毒几只小鼠的伤口，其余小鼠的细菌负担也明显减少。他们的研究结果发表在《细胞化学生物学》上。资深作者、微生物学与免疫学系研究副教授莎拉-罗-康伦（SarahRowe-Conlon）博士说："如果慢性伤口中的细菌没有被完全清除，病人就会面临感染复发或继发感染的高风险。这种治疗策略有可能改善疗效，减少患者慢性伤口感染的复发。我们对将其转化为临床治疗的潜力感到兴奋，而这正是我们现在正在探索的。"生物膜是多种抗生素的物理屏障。UNC-NCSU生物医学工程联合系研究助理教授VirginiePapadopoulou博士很想知道，非侵入性空化增强超声波是否能产生足够的搅动，在生物膜中形成开放空间，以促进药物输送。保罗-戴顿博士资料来源：UNC-NCSU生物医学工程联合系可被超声激活的液滴被称为相变造影剂（PCCA），可局部涂抹在伤口上。超声波换能器聚焦在伤口上并打开，使液滴内的液体膨胀，变成充满气体的微小气泡，然后迅速移动。这些微气泡的摆动搅动生物膜，既能机械地破坏生物膜，又能增加液体流动。最终，生物膜的破坏和药物在生物膜中渗透力的增加相结合，使药物能够进入生物膜并高效杀死细菌。"微气泡和相变造影剂充当了超声波能量的局部放大器，使我们能够精确瞄准伤口和身体部位，达到标准超声波无法达到的治疗效果。"生物医学工程系杰出教授兼系主任戴顿说。"我们希望能够利用类似的技术，将化疗药物局部输送到顽固的肿瘤中，或将新的遗传物质驱动到受损的细胞中。"封面图展示了超声波介导的药物输送到生物膜感染的伤口中。图片来源：EllaMarushchenko当细菌细胞被困在生物膜内时，它们几乎无法获得养分和氧气。为了节省资源和能量，它们会进入休眠或睡眠状态。这种状态下的细菌被称为持久细胞，对抗生素具有极强的抗药性。研究人员选择了庆大霉素，这种外用抗生素通常对金黄色葡萄球菌无效，因为金黄色葡萄球菌普遍具有抗药性，而且对顽固细胞的活性很差。研究人员还在模型中引入了一种新型抗生素佐剂--棕榈油酸。棕榈油酸是一种不饱和脂肪酸，是人体的天然产物，具有很强的抗菌特性。作者发现，棕榈油酸有助于抗生素成功进入金黄色葡萄球菌细胞，并能杀死顽固细胞和逆转抗生素耐药性。研究小组对这种新的局部非侵入性方法的前景充满希望，因为它可以为科学家和医生提供更多对抗抗生素耐药性的工具，并减轻口服抗生素的严重不良反应。罗-康伦说："口服或静脉注射等全身性抗生素效果很好，但往往存在很大的风险，如毒性、肠道微生物菌群消失和艰难梭菌感染。利用这种系统，我们能够使外用药物发挥作用，它们可以以非常高的浓度应用于感染部位，而不会产生与全身给药相关的风险。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1373455.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1373455.htm

充满细菌的"活敷料"有助于愈合慢性伤口

充满细菌的"活敷料"有助于愈合慢性伤口当糖尿病皮肤溃疡或其他慢性伤口受到感染时，其中的问题细菌会形成一层粘液，称为生物膜。这层薄膜能在很大程度上保护微生物免受抗生素或消毒剂的抗菌作用。麻省理工学院和瑞士Empa研究所的科学家们正在寻找一种能在伤口处破坏这些生物膜的方法，他们将目光投向了一种名为Bio-K+的现有产品。该产品主要作为肠道健康补充剂销售，含有三种乳酸杆菌益生菌。科学家们将Bio-K+添加到一种名为Aquacel的市售水凝胶伤口敷料中，然后将增强型敷料涂抹在铜绿假单胞菌（伤口感染的罪魁祸首之一）产生的生物膜培养物上。由于敷料中的乳酸菌产生乳酸，导致生物膜的pH值下降到酸性水平，从而破坏了生物膜。敷料使用前（左）和使用后慢性伤口部位的铜绿假单胞菌图/Empa研究人员在铜绿假单胞菌生物膜生长的人体皮肤样本小伤口上使用了这种敷料后发现，99.999%的病原体被杀死，同时不伤害任何皮肤细胞。此外，益生菌还能促进成纤维细胞--一种有助于结缔组织形成的细胞迁移到伤口中。Empa的任群博士领导的这项研究的论文最近发表在《微生物与感染》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1394273.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1394273.htm

大肠杆菌作为单细胞细菌却表现出以前未知的"多细胞性"

大肠杆菌作为单细胞细菌却表现出以前未知的"多细胞性"大肠杆菌是我们肠子里的常客，在那里它大多情况下是有帮助的，但是一旦它跑到别的器官，就会引起许多类型的感染，包括尿毒症、肺炎或食物中毒。鉴于大肠杆菌的普遍性和潜在危害，几个世纪以来，人们对它进行了仔细的研究，以找到治疗或预防感染的方法，并用于基因工程。这项新研究的通讯作者KyleAllison说："它可能是地球上研究得最好、理解得最好的生物体。因此，在微生物学家中存在一种趋势，特别是在过去20年左右，更多关注其他微生物。但我们已经发现了一些以前在细菌中从未见过的东西。"最耐人寻味的新发现是，大肠杆菌可能并不总是一个单细胞生物体。在带有活细胞成像的微流控设备的测试中，研究小组发现，有时单个细菌会聚集成"四人组"，形成玫瑰花瓣形态，这种细胞结构通常在单细胞生物中看不到，但却是多细胞生物的细胞分裂过程中的一个关键步骤。艾利森说："玫瑰花在高等生物中相当重要，如哺乳动物，因为它们启动了像胚胎发育的过程。"显微镜下的大肠杆菌，显示出形成链状的轮状体（上）和形成生物膜的平行链（下），Emory大学人们看到大肠杆菌的菌落以链状方式生长，在每个"环节"中保持其四细胞排列，可延续长达十代。平行链被发现在一个表面上形成生物膜，从而起到保护群体的作用。这种行为以前从未在大肠杆菌中出现过。"我们在这里看到的是细菌也许不是我们过去认为的那样，"埃里森说。"我的怀疑是，这种情况远比我们知道的要普遍。"除了突出一个事实，即总是有更多的东西需要学习，即使是在研究良好的物种中，该团队说，这一发现可能有助于为未来的合成生物学工作提供信息，治疗细菌感染，以及可能为各种目的创造可编程的生物膜。该研究发表在《iScience》杂志上。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1341867.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1341867.htm