Микробный интеллект

Микробный интеллект (феномен также известный как 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 в популяциях подобных или непохожих клеток, опосредованное химической сигнализацией, которая вызывает физиологические или поведенческие изменения в клетках и влияет на структуры колоний[1].

Самоорганизующийся рост клеток эпителия.

Сложные клетки, такие как простейшие или водоросли, демонстрируют замечательные способности к самоорганизации в меняющихся обстоятельствах[2]. 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[1][3].

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.

Примеры микробного интеллекта

Бактерии
  • Бактериальные биопленки могут возникать в результате коллективного поведения тысяч или миллионов клеток.[3]
  • Биопленки, образованные Bacillus subtilis, могут использовать электрические сигналы (передача ионов) для синхронизации роста, чтобы самые внутренние клетки биопленки не голодали. [5]
  • В условиях пищевого стресса бактериальные колонии могут организовываться таким образом, чтобы максимально увеличить доступность питательных веществ.
  • Бактерии реорганизуются под действием антибиотиков.
  • Бактерии могут обмениваться генами (такими как гены, кодирующие устойчивость к антибиотикам ) между членами колоний смешанных видов.
  • Отдельные клетки миксобактерий координируются, чтобы создавать сложные структуры или двигаться как социальные образования. [3] Миксобактерии передвигаются и питаются совместно хищными группами, известными как стаи, с различными формами передачи сигналов. [6] [7]
  • Популяции бактерий используют чувство кворума, чтобы судить о своей плотности и соответственно изменять свое поведение. Это происходит при образовании биопленок, инфекционных заболеваниях и световых органах кальмара Sepiolida. [3]
  • 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.

См. также

Примечания
  1. The Beautiful Intelligence of Bacteria and Other Microbes (англ.). Quanta Magazine. Дата обращения: 11 сентября 2020.
  2. Ford, Brian J. (2004). “Are Cells Ingenious?” (PDF). Microscope. 52 (3/4): 135—144.
  3. 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.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.