科学家发现细菌能学习过去经验，并将记忆跨代传递给后代。
卡内基梅隆大学的研究团队近日在《PRX Life》上发表了一项可能改写教科书的研究。他们首次证明，细菌可以在没有任何大脑或神经系统的情况下，从过去的经历中学习，并将这些记忆跨代传递给子子孙孙，据此调整自身行为。这项发现模糊了学习行为所需的生物学边界。
研究团队使用一种名为"母机"的微流控装置，将单个大肠杆菌细胞捕获在比头发丝还细的微小通道中，在营养丰富和营养贫乏的环境之间反复快速切换，同时用高分辨率显微镜持续观测每个细胞的生长速率。结果出人意料：细菌并非每次都做出相同的应激反应。那些经历过环境快速变化的细胞，比在稳定环境中长大的细胞适应得更快、更高效，仿佛已经"预判"了接下来的变化。
第一作者Josiah Kratz指出："过去环境的历史至关重要，细胞记住了那些经历，而这份记忆反过来改变了它们的行为方式。"这不是文学比喻。蛋白质层面的生化修饰、代谢通路的开关状态、转录因子的浓度梯度，这些实实在在的分子痕迹在细胞内留下了可供回溯的信息印记。
更惊人的是，这种记忆效应能够跨越世代传递。在营养充足的条件下，一个大肠杆菌细胞每30到60分钟分裂一次。应激过程中产生的特定蛋白质和调控分子会被物理分配到子细胞和孙细胞中，让后代"记住"它们从未直接经历过的环境条件。Kratz解释道："如果祖母细胞经历过应激并存活下来，它的孙女细胞会表现出不同的行为，尽管孙女从未亲自经历那次应激。这意味着细菌拥有一种超越个体寿命的信息传递机制。"
这项发现对医学具有重大意义，尤其是在抗生素耐药性领域。如果细菌能记住之前经历的饥饿、高温或低剂量抗生素暴露，那么它们对抗生素治疗的反应就可能取决于完整的环境历史，而非仅仅是当下的药物浓度。Kratz警告说，要充分理解抗生素反应，"我们可能不仅需要考虑细菌正在经历什么，还要考虑它们过去经历了什么"。这对临床上反复使用同一种抗生素的常规治疗方案提出了全新挑战。
研究中还有一个意想不到的发现。团队构建了基于已知生物过程的数学模型来预测细胞对环境变化的响应。分析结果显示，细胞的信息处理策略与人工智能中用于序列学习任务的计算架构在数学结构上高度吻合。Kratz评论道："生物学和人工智能似乎殊途同归，找到了相似的策略。"这意味着学习行为不需要神经元，单细胞内的化学网络本身就足以涌现出记忆和适应能力。研究团队下一步将探索细菌在面临抗生素和其他应激时是否也会表现出类似的学习与记忆行为。
原文：https://phys.org/news/2026-06-bacteria-memories-brain.html