细菌对压力的记忆代代相传，但可以跳过遗传？

来自西北大学和德克萨斯大学西南分校的科学家们正在研究细菌细胞如何利用它们的调节网络将压力记忆传递给几代人。他们的工作挑战了目前关于原核生物如何传播和遗传物理特征的一些假设，但也可能揭示增加致病菌及其后代对抗生素敏感性的方法。

　　

美国西北大学(Northwestern University)和德克萨斯大学西南分校(University of Texas-Southwestern)的科学家对细菌细胞行为的研究发现，可能会对如何治疗感染产生影响。他们发现，细菌细胞可以“记住”自己身体和周围环境的短暂变化，并在不改变DNA的情况下将这些记忆传递给后代。他们认为，科学家可以破解这一特征，从而在几代人的时间里规避细菌对抗生素的耐药性。

这一发现的全部细节发表在《Science Advances》杂志上，题为《Irreversibility in Bacterial Regulatory Networks》。根据科学家的说法，他们的工作挑战了一些最简单的生物体是如何传递和继承身体特征的假设。 

“细菌生物学的一个核心假设是，可遗传的物理特征主要由DNA决定，”物理学教授、西北大学网络动力学中心主任、该研究的资深作者Adilson Motter博士说。“但是，从复杂系统的角度来看，我们知道信息也可以存储在基因之间调节关系网络的水平上。我们想探索是否有一些特征不是在DNA中编码的，而是在调控网络本身中编码的。”

为了回答他们的问题，Motter和他的团队转向了常见的细菌大肠杆菌因为其基因调控网络已被详细研究和记录。然后，他们使用网络的数学模型来模拟单个基因的暂时失活和重新激活。Motter说:“我们发现，基因调控的暂时变化会在网络中留下持久的变化，这些变化会遗传给后代。换句话说，当DNA保持不变时，影响父母的变化的回声在监管网络中持续存在。”

细胞究竟是如何将调控网络中编码的变化传递给没有DNA的后代的，仍然是一个悬而未决的问题。Motter和他的同事推测，对细胞的可逆扰动在调控网络中引发了不可逆的连锁反应，这意味着当一个基因失活时，它会影响网络中紧邻它的基因。当第一个基因被重新激活时，级联已经建立起来，因为基因形成了自我维持的回路，一旦被激活，就会抵抗外界的影响。

科学家们现在正试图用CRISPR技术在实验室实验中验证他们的理论，这种技术可以暂时使基因失活。Motter指出，需要明确的是，其他类型的扰动也可能导致类似的效果。例如，它们可以改变细胞环境的温度或营养物质的可用性或pH值。

“这是一种网络现象，”Motter说，他是复杂系统动态行为方面的专家。“基因之间相互作用。如果你扰乱了一个基因，它会影响到其他基因。”

也有可能其他生物也有必要的元素表现出非遗传遗传性大肠杆菌调节网络与其他生物体中的相似或更简单。