细菌没有大脑但是它们确实有记忆，至少在病毒攻击它们时有记忆。一些细菌有分子免疫系统，从而使细菌捕获并保存它们曾遇到的病毒的DNA片段，再次遇到该病毒时可以迅速确认并摧毁病毒。

纽约洛克菲勒大学研究者揭示这个秘密，免疫系统可以在细菌基因组编码病毒DNA并指导合成病毒剪切酶。

“细菌就像脊椎动物一样有免疫系统来适应新的威胁。Cas9是该系统使用的一种酶，Cas9用来免疫记忆并指导剪切病毒遗传物质。但是，这些记忆第一次是怎么获得的尚不清楚”细菌学实验室领导助理教授Luciano Marraffini说，“我们的工作是证明Cas9是在特定细菌中直接的记忆信息。”

这些记忆就像植入细菌中等效的后天免疫系统，并有辨识有害病毒的能力，名字叫做CRISPR系统。它通过改变细菌基因组来工作，在重复DNA序列间隔段之间插入病毒序列。这些间隔段形成了曾入侵的记忆。间隔段插入序列指导CRISPR相关基因编码的酶，这些酶可以摧毁尝试再次感染细菌的病毒。

Cas9有在基因组中精确剪切的能力，这一能力曾引起使用它在试验或者治疗过程中改变细胞基因的研究者的注意。但是CRISPR 系统在自然细菌中是怎么工作的还不清楚。

一些证据表明其他的Case酶控制记忆与Cas9无关。但是，因为Cas9确定应该在哪剪切，所以研究者没猜想Cas9在记忆形成过程中有作用。

为了让 CRISPR指导序列与病毒DNA序列吻合，Cas9必须找到第二个线索：病毒上的PAM序列。这是至关重要的一步，因为PAM序列的缺失可以阻止Cas9攻击细菌自己含记忆DNA。

“因为Cas9在剪切病毒DNA之前先要确认PAM序列，当系统第一次碰见病毒形成记忆时Cas9也需要确认PAM序列这对于我们来说是有意义的”Heler 说“这对Cas9来说是一个新的意料之外的作用。”

为了验证他们的假说，Heler交换了酿脓链球菌与嗜热链球菌的Cas9酶，两种Cas9酶识别不同的PAM序列。结果表明Cas9在记忆形成过程时Cas9识别确认PAM序列。在另外一个试验中，他改变了部分Cas9结合PAM 序列，发现细菌就会随机识别病毒序列，从而使记忆无效。

Samai同时寻找Cas9与另外三种Cas酶（Cas1、Cas2、Cas3）的关系。都是相同的CRISPR系统的组成部分，这些酶可能不需要Cas9酶的帮助在记忆形成过程中发挥作用。

Samai共同表达了这些酶然后标记了每个酶并尝试纯化这些酶。每一次，三个酶都是同时出现。“这预示着这四个酶之间有某种联系；最有可能的是在记忆形成过程中形成了某种复杂的关系”她说。

“因为Cas9在生物工程中比较重要，所以吸引在确认和清除病毒基因组方面的极大兴趣。我们的任务就是揭示Cas9的作用：形成记忆使细菌有获得性免疫的可能性，”Marraffini说。