科学者は、大腸菌が記憶を保存するために鉄という元素を使用していることを発見しました

テキサス大学校の科学者らは、バクテリアが何世代にもわたって記憶を保存するために鉄（地球上の生命にとって一般的だが必須の元素）を使用しているという発見を報告している。この鉄を介した記憶は、細菌の大腸菌（ E.coli）の行動、すなわち群集、バイオフィルムを形成する能力、および抗生物質耐性の発達に関連しています。研究結果は米国科学アカデミー紀要に掲載されました。

大腸菌やその他の無数の細菌は、医療用具、織物、産業機械など、生物(生物) または非生物(非生物)の互換性のある表面に接触すると、バイオ フィルムの形成を開始します。

バイオフィルムの形成は、栄養素の利用可能性によって促進されます。栄養素が豊富な状況では、細菌は安定した環境を確立し、資源の効率的な利用を最大化するためにバイオフィルムを発達させることを選択する可能性があります。

「地球の大気中に酸素が存在する前、初期の細胞生命体は多くの細胞プロセスに鉄を利用していました。鉄は地球上の生命の起源だけでなく、生命の進化にも重要です」と筆頭著者で投稿者のスーヴィク・バタチャリヤ氏は述べた。テキサス大学オースティン校で博士号を取得。 「細胞がこの方法でそれを使用するのは理にかなっています」と彼は付け加えた。

環境の課題に直面すると、大腸菌などの細菌はしばしば群がる行動を示します。この集団的な動きは動的な条件に対する適応的な反応であり、細菌がより好ましい環境を見つけることを可能にします。

研究者らは、大腸菌は行動を変化させ、低レベルの鉄の存在下では、鉄を介した記憶の保持により、より活発に凝集して、環境中の元素をより多く求めるようになると仮定している。以前に群れをなした経験のある親の細菌細胞はこの記憶を保存しており、鉄レベルが低い細胞は群れを作るのがより上手であることが観察されています。

細菌の7世代後に記憶は消失し、失われますが、研究者らは、鉄レベルを人為的に変更することで、この世代の記憶を延長できることを発見しました。

病院内での抗生物質耐性大腸菌の増殖は、患者の病気や死亡率の増加につながる可能性があるため、深刻な脅威となっています。病院環境は、密接な空間、抗生物質の頻繁な使用、免疫システムの低下などを特徴としており、これらの耐性株の伝播を促進します。これらの菌株は医療現場に常在しており、入院期間の長期化、医療費の高騰、治療失敗の可能性の増大につながっています。

さらに、交差汚染のリスクと一般的な抗生物質の有効性の限界により、感染管理の難しさが増幅され、治療の選択肢が制限され、病院の限界を超えて耐性が促進されることで、公衆衛生に対する大きなリスクが生じています。

バタチャリヤ教授は、「鉄は毒性の重要な要素であるため、鉄レベルは間違いなく治療の標的である」と信じている。 「最終的には、細菌の行動について知れば知るほど、細菌との闘いが容易になるのです」と彼は付け加えた。

ニュース参照:

Bhattacharyya, S. et al .遺伝性の鉄の記憶により、大腸菌の意思決定が可能になります。米国科学アカデミー紀要、vol. 120、いいえ。 48、2023年。