Микробный интеллект
Микробный интеллект (также бактериальный интеллект) — концепция, рассматривающая определённые аспекты поведения микроорганизмов как интеллект. Эта концепция охватывает сложное адаптивное поведение, проявляемое отдельными клетками, а также альтруистическое или кооперативное поведение[1] в популяциях подобных или непохожих клеток, опосредованное химической сигнализацией, которая вызывает физиологические или поведенческие изменения в клетках и влияет на структуры колоний[2].
Сложные клетки, такие как простейшие или водоросли, демонстрируют замечательные способности к самоорганизации в меняющихся обстоятельствах[3]. Строительство раковины амебами демонстрирует сложные способности различения среды обитания и манипуляции своей средой, которые обычно встречаются только у многоклеточных организмов.
Даже бактерии могут проявлять более изощренное поведение как популяция. Такое поведение наблюдается в популяциях одного вида или в популяциях смешанных видов. Примерами являются колонии или т. н. «стаи» миксобактерий, чувство кворума и биопленки[2][4].
Было высказано предположение, что бактериальная колония слабо имитирует биологическую нейронную сеть. Бактерии могут принимать входные данные в виде химических сигналов, обрабатывать их, а затем производить выходные химические вещества, чтобы сигнализировать другим бактериям в колонии.
Коммуникация и самоорганизация бактерий в контексте сетевой теории была исследована исследовательской группой Эшеля Бен-Якоба в Тель-Авивском университете, которая разработала фрактальную модель бактериальной колонии и определила языковые и социальные модели жизненного цикла колонии.[5]
Примеры микробного интеллекта[править | править код]
Бактерии[править | править код]
- Бактериальные биопленки могут возникать в результате коллективного поведения тысяч или миллионов клеток.[6]
- Биопленки, образованные Bacillus subtilis, могут использовать электрические сигналы (передача ионов) для синхронизации роста, чтобы самые внутренние клетки биопленки не голодали.[7]
- В условиях пищевого стресса бактериальные колонии могут организовываться таким образом, чтобы максимально увеличить доступность питательных веществ.
- Бактерии реорганизуются под действием антибиотиков.[8]
- Бактерии могут обмениваться генами (такими как гены, кодирующие устойчивость к антибиотикам) между членами колоний смешанных видов.[9][10][11][12]
- Отдельные клетки миксобактерий координируются, чтобы создавать сложные структуры или двигаться как социальные образования. Миксобактерии передвигаются и питаются совместно хищными группами, известными как стаи, с различными формами передачи сигналов.[6]
- Популяции бактерий используют чувство кворума, чтобы судить о своей плотности и соответственно изменять свое поведение. Это происходит при образовании биопленок, инфекционных заболеваниях и в световых органах кальмара Sepiolida.[6]
- Чтобы любая бактерия могла проникнуть в клетку хозяина, клетка должна отображать рецепторы, к которым бактерии могут прикрепляться и иметь возможность проникать в клетку. Некоторые штаммы E. coli способны проникать внутрь клетки-хозяина даже без присутствия специфических рецепторов, поскольку они приносят свой собственный рецептор, к которому они затем присоединяются и входят в клетку.
- При ограничении питательных веществ некоторые бактерии превращаются в эндоспоры, чтобы противостоять нагреванию и обезвоживанию.
- Огромный спектр микроорганизмов обладает способностью преодолевать распознавание иммунной системой, поскольку они меняют свои поверхностные антигены, так что любые защитные механизмы, направленные против ранее присутствующих антигенов, теперь бесполезны с вновь выраженными антигенами.
- В апреле 2020 сообщалось, что коллективы бактерий имеют рабочую память, основанную на мембранном потенциале. Когда ученые направили свет на биопленку бактерий, оптические отпечатки сохранялись в течение нескольких часов после первоначального стимула, поскольку облученные светом клетки по-разному реагировали на колебания мембранных потенциалов из-за изменений в их калиевых каналах.[13]
Критика[править | править код]
С точки зрения этологии, интеллект - это способность к обучению, в то время как у бактерий их поведение - результат эволюции.
См. также[править | править код]
- https://en.wikipedia.org/wiki/Microbial_cooperation
- Коллективный интеллект
- Роевой интеллект
- Стигмергия
Примечания[править | править код]
- ↑ Васильев1 Сергей. Кооперация для бактерий оказалась важнее конкуренции. Naked Science (14 октября 2019). Дата обращения: 21 августа 2022. Архивировано 21 августа 2022 года.
- ↑ 1 2 The Beautiful Intelligence of Bacteria and Other Microbes (англ.). Quanta Magazine. Дата обращения: 11 сентября 2020. Архивировано 20 октября 2020 года.
- ↑ Ford, Brian J. (2004). "Are Cells Ingenious?" (PDF). Microscope. 52 (3/4): 135—144. Архивировано (PDF) 4 августа 2020. Дата обращения: 11 сентября 2020.
- ↑ Chimileski, Scott. Life at the Edge of Sight: A Photographic Exploration of the Microbial World / Scott Chimileski, Roberto Kolter. — Cambridge, Massachusetts : Harvard University Press, 2017. — ISBN 9780674975910. Архивная копия от 15 февраля 2020 на Wayback Machine
- ↑ Wayback Machine. web.archive.org (8 августа 2014). Дата обращения: 21 августа 2022. Архивировано из оригинала 8 августа 2014 года.
- ↑ 1 2 3 Life at the Edge of Sight — Scott Chimileski, Roberto Kolter (англ.). www.hup.harvard.edu. Дата обращения: 21 августа 2022. Архивировано 9 августа 2022 года.
- ↑ Sarah D. Beagle, Steve W. Lockless. Electrical signalling goes bacterial (англ.) // Nature. — 2015-11. — Vol. 527, iss. 7576. — P. 44–45. — ISSN 1476-4687. — doi:10.1038/nature15641. Архивировано 27 января 2020 года.
- ↑ Альтруизм у бактерий помогает им противостоять антибиотикам • Новости науки. «Элементы». Дата обращения: 21 августа 2022. Архивировано 15 октября 2022 года.
- ↑ Конъюгация у бактерий // Википедия. — 2021-02-25.
- ↑ Причины устойчивости к антибиотикам. Механизмы. meduniver.com. Дата обращения: 21 августа 2022. Архивировано 21 августа 2022 года.
- ↑ Olga M. Zemlyanko, Землянко Ольга Михайловна, Tatyana M. Rogoza, Рогоза Татьяна Михайловна, Galina A. Zhouravleva. Mechanisms of bacterial multiresistance to antibiotics // Ecological genetics. — 2018-10-15. — Т. 16, вып. 3. — С. 4–17. — ISSN 2411-9202. — doi:10.17816/ecogen1634-17.
- ↑ Горизонтальный перенос генов // Википедия. — 2022-06-28.
- ↑ Chih-Yu Yang at all. [https://www.cell.com/cell-systems/pdf/S2405-4712(20)30116-2.pdf?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2405471220301162%3Fshowall%3Dtrue Encoding Membrane-Potential-Based Memory within a Microbial Community] (англ.) // Cell : журнал. — 2020. Архивировано 4 июля 2022 года.