Einige Bakterien könnten über ein rudimentäres Gedächtnis verfügen

Wenn wir an Bakterien denken, denken wir an einfache einzellige Organismen, die im Grunde dazu existieren, Ressourcen zu verbrauchen und sich zu vermehren. Sie denken, fühlen oder erinnern sich nicht ... oder doch? Bakterien haben kein Gehirn und unseres Wissens sind sie nicht in der Lage zu denken. Aber könnten sie auf ein Erlebnis reagieren und sich später daran erinnern?

Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass es einige Bakterien geben könnte eine rudimentäre Form des Gedächtnisses ihrer Erfahrungen in der Umwelt. Über einen einzigartigen Mechanismus könnten sie diese Erinnerung sogar über Generationen hinweg weitergeben. Lassen Sie uns in die neueste Forschung eintauchen, die untersucht, was Bakterien genau wissen und wie sie es wissen.

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In einer bahnbrechenden Studie Im Rahmen einer an der University of Texas durchgeführten Studie haben Forscher eine überraschende Fähigkeit von Bakterien entdeckt: die Bildung gedächtnisähnlicher Reaktionen. Diese Erkenntnisse haben unser Verständnis des bakteriellen Verhaltens in Frage gestellt und könnten neue Wege in der mikrobiellen Forschung eröffnen. „Bakterien haben kein Gehirn, aber sie können Informationen aus ihrer Umgebung sammeln, und wenn sie dieser Umgebung häufig begegnet sind, können sie diese Informationen speichern und später schnell zu ihrem Nutzen darauf zugreifen“, sagte der Hauptautor Souvik Bhattacharyya, der Antibiotika erforscht Resistenz in Bakterienschwärmen.

Die Studie konzentrierte sich auf Escherichia coli, einen Modellorganismus, um zu beobachten, wie Bakterien auf Umweltreize reagieren. Das Forschungsteam fand heraus, dass E. coli Daten über vergangene Begegnungen mit bestimmten Erkrankungen effektiv speichern kann. Der zelluläre Eisenspiegel wird verwendet, um Verhaltensmuster zu „erinnern“. Dieses als Eisengedächtnis bezeichnete Phänomen ermöglicht es Bakterien, effizienter auf vertraute Reize zu reagieren, indem sie auf dieses Gedächtnis zurückgreifen.

Bakterien, denen es an Neuronen und einem Nervensystem mangelt, nutzen den Eisenspiegel als Hinweis, um gedächtnisähnliche Reaktionen auszulösen. Ein hoher Eisengehalt in den Einzellern führt dazu, dass die Bakterien Biofilme bilden und relativ stationär bleiben. Umgekehrt neigen Bakterien mit niedrigem Eisengehalt zu einem Schwarmverhalten, bei dem sich Bakterien gemeinsam über eine Oberfläche bewegen. Bemerkenswerterweise scheinen die Bakterien in der Lage zu sein, sich in Zukunft an diesen Zustand zu „erinnern“, sobald sie niedrigen Eisenwerten und einem anfänglichen Schwarmereignis ausgesetzt sind. Als diese Bakterien erneut in eine ähnliche Situation gebracht wurden, zeigten sie eine verbesserte Schwarmfähigkeit, als hätten sie sich aus ihrer früheren Begegnung daran erinnert.

Natürlich ist zu beachten, dass Bakterien nicht die längste Lebensdauer haben. Das auf Eisen basierende Gedächtnis kann jedoch über Generationen hinweg weitergegeben werden. Es ist nicht dauerhaft, kann aber bis zu vier Generationen andauern. Sie werden in der siebten Generation auf natürliche Weise vollständig eliminiert. Eine künstliche Manipulation des Eisenspiegels kann diese Dauer verlängern, was auf ein komplexes Zusammenspiel zwischen Umweltfaktoren und bakteriellem Verhalten schließen lässt.

Die aktuelle Arbeitstheorie besagt, dass die Bakterien in eisenarmen Umgebungen zum Schwärmen bereit sind, damit sie mehr Eisen für ihren Lebensunterhalt aufnehmen können. In einer Umgebung mit hohem Eisengehalt besteht keine Notwendigkeit, Energie durch Fortbewegung zu verschwenden. Daher ist es sinnvoller, in einem Biofilm stationär zu bleiben, um die bereits vorhandenen Ressourcen zu nutzen.

Diese Forschung hat erhebliche Auswirkungen auf die Bekämpfung bakterieller Infektionen und Antibiotikaresistenzen. Zu verstehen, wie sich Bakterien an Stressfaktoren wie Antibiotika-Exposition erinnern und darauf reagieren, könnte zu wirksameren Therapiestrategien führen. Insbesondere der Eisenspiegel könnte ein Ziel für neue Behandlungen sein, da er laut Bhattacharyya eine entscheidende Rolle bei der bakteriellen Virulenz spielt.

Die Entdeckung einer rudimentären Form des Gedächtnisses in Bakterien ist ein großer Fortschritt auf dem Gebiet der Mikrobiologie. Es zeigt, dass diese Mikroorganismen weitaus ausgefeilter sind, als wir es uns sonst vorstellen könnten. Es unterstreicht auch die Notwendigkeit weiterer Forschung zum Verständnis des Verhaltens von Bakterien. Dieses Wissen ist von entscheidender Bedeutung für die Entwicklung neuer Strategien zur Bekämpfung bakterieller Infektionen und zur Bekämpfung von Antibiotikaresistenzen. Diese Probleme werden so schnell nicht verschwinden. Jede Forschung, die uns mehr über die Geheimnisse des Verhaltens von Bakterien aufklären kann, könnte bei der Lösung dieser Probleme von großem Wert sein.

Beitragsbild: „Diverse E-Coli” von [Mattosaurus]

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• Quelle: https://hackaday.com/2023/12/12/some-bacteria-could-have-a-rudimentary-form-of-memory/