Cell：细菌可将对过去环境的记忆代代相传

来源：100医药网 2025-10-01 11:32

Faigenbaum-Romm博士指出："我们一直将细菌视为完全相同的存在，但现实中，即使单个细胞也承载着其过去的故事。Microcolony-seq让我们终于能够阅读这个故事。"

细菌并非毫无意识的微生物。耶路撒冷希伯来大学的新研究表明，单个细菌细胞能够携带对其过去环境的"记忆"，并将其代代相传，直到最终遗忘。

科学家们利用名为Microcolony-seq的新技术，揭示了感染内部隐藏的亚群，每个亚群都拥有不同的生存策略。这一发现可以解释为何和疫苗有时会失效，并可能为更的治疗指明方向。

这项发表于《细胞》杂志的发现由博士后研究员Raya Faigenbaum-Romm博士在Nathalie Q. Balaban教授指导下，与Ilan Rosenshine教授和Maskit Bar-Meir教授合作完成。研究团队引入的Microcolony-seq方法，能在菌落生长的最早阶段捕捉微生物记忆。

几十年来，生物学家已知细菌 尽管基因相同 却常常表现出不同行为。有些生长快，有些慢；有些抵抗抗生素，有些则被杀死。但至今仍不清楚这些差异哪些是短暂偶然，哪些代表真正的可遗传状态。

"我们发现，即使单个细菌也携带其经历环境的持久记忆，"Faigenbaum-Romm博士说。"当它分裂时，其后代将保留这种记忆 有时可达20代甚至更久。"

微菌落作为观察记忆的窗口

Microcolony-seq方法通过分离从单个细菌萌发的微小菌落，分析其RNA、基因组和物理特征来实现。这种方法避免了即使是最前沿的单细胞RNA测序方法也会产生的噪声，并能揭示细胞间差异是源于基因突变还是表观遗传继承的表型。

利用该方法，团队发现了惊人的稳定性。大肠杆菌和金黄色葡萄球菌等病原体显示出稳定的亚群分化 即使在单一感染内部也是如此。一些菌系激活了帮助其附着宿主细胞的毒力程序，而另一些则开启了有利于或在恶劣条件下存活的基因。

有趣的是，研究显示这种微生物记忆存在极限。当细菌进入"稳定期"（物质耗尽的阶段），记忆会被抹除，从而有效地重置整个群体。

对医学的启示

这一发现对人类健康具有紧迫意义。在尿路和血液感染中，Microcolony-seq揭示了共存且具有不同抗生素耐药性或毒力特征的细菌亚群。仅对一个菌群进行采样的常规临床检测很容易漏掉这些隐藏的参与者 导致治疗失败。

Balaban教授解释："感染很少是均匀的细菌群体。它更像是由不同参与者组成的联盟，每个都有其独特优势。要设计真正有效的疗法，我们需要理解并靶向所有参与者。"

这可能有助于解释为何许多针对金黄色葡萄球菌感染的实验性药物和疫苗在临床试验中失败：它们仅靶向了细菌群体的某一部分，而忽略了其他部分。

除了直接的医学意义，Microcolony-seq为探索微生物生命开辟了新途径。它提供了一种系统方法来研究细菌如何多样化、进行风险对冲以及实时适应环境。未来的应用可能扩展到真菌病原体、肠道微生物组甚至工业发酵。

正如Faigenbaum-Romm博士指出："我们一直将细菌视为完全相同的存在，但现实中，即使单个细胞也承载着其过去的故事。Microcolony-seq让我们终于能够阅读这个故事。"（100yiyao.com）

参考文献：

Raya Faigenbaum-Romm et al, , Cell (2025). DOI: 10.1016/j.cell.2025.08.001.

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