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 в популяциях подобных или непохожих клеток, опосредованное химической сигнализацией, которая вызывает физиологические или поведенческие изменения в клетках и влияет на структуры колоний .

Сложные клетки, такие как простейшие или водоросли , демонстрируют замечательные способности к самоорганизации в меняющихся обстоятельствах . 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 .

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.
• Биопленки, образованные Bacillus subtilis , могут использовать электрические сигналы (передача ионов) для синхронизации роста, чтобы самые внутренние клетки биопленки не голодали.
• 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. Миксобактерии передвигаются и питаются совместно хищными группами, известными как стаи, с различными формами передачи сигналов.
• 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 .
• 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.

Критика

С точки зрения этологии, интеллект - это способность к обучению, в то время как у бактерий их поведение - результат эволюции.

См. также

• Коллективный интеллект
• Роевой интеллект
• Стигмергия

Примечания