Mikrobiell intelligens

Mikrobiell intelligens (även bakteriell intelligens ) är ett begrepp som betraktar vissa aspekter av mikroorganismers beteende som intelligens . Detta koncept omfattar komplext adaptivt beteende som uppvisas av individuella celler, såväl som altruistiskt eller kooperativt beteende [1] i populationer av liknande eller olika celler, medierat av kemisk signalering som inducerar fysiologiska eller beteendemässiga förändringar i celler och påverkar kolonistrukturer [2] .

Komplexa celler, såsom protozoer eller alger , visar anmärkningsvärda förmågor för självorganisering under föränderliga omständigheter [3] . Amoeba skalbyggande uppvisar komplexa förmågor för habitatdiskriminering och manipulation av sin miljö som normalt bara finns i flercelliga organismer.

Även bakterier kan uppvisa mer sofistikerat beteende som befolkning. Detta beteende observeras i populationer av en enskild art eller i populationer av blandade arter. Exempel är kolonier eller sk. " flockar " av myxobakterier , kvorumavkänning och biofilm [2] [4] .

Det har föreslagits att en bakteriekoloni svagt efterliknar ett biologiskt neuralt nätverk . Bakterier kan ta input i form av kemiska signaler, bearbeta dem och sedan producera utgående kemikalier för att signalera andra bakterier i kolonin.

Bakteriers kommunikation och självorganisering i nätverksteori undersöktes av Eshel Ben-Jakobs forskargrupp vid Tel Aviv University, som utvecklade en fraktal modell av en bakteriekoloni och identifierade språkliga och sociala mönster av kolonins livscykel . [5]

Exempel på mikrobiell intelligens

Bakterier

• Bakteriebiofilmer kan vara resultatet av det kollektiva beteendet hos tusentals eller miljontals celler. [6]
• Biofilmer som bildas av Bacillus subtilis kan använda elektriska signaler (jonöverföring) för att synkronisera tillväxten så att de innersta cellerna i biofilmen inte svälter. [7]
• Under förhållanden av näringsstress kan bakteriekolonier organisera sig på ett sådant sätt att de maximerar tillgången på näringsämnen.
• Bakterier omorganiseras under inverkan av antibiotika . [åtta]
• Bakterier kan utbyta gener (som gener som kodar för antibiotikaresistens ) mellan medlemmar av blandarter. [9] [10] [11] [12]
• Individuella myxobakterieceller koordinerar för att skapa komplexa strukturer eller röra sig som sociala enheter. Myxobakterier rör sig och äter kooperativt i rovdjursgrupper som kallas svärmar, med olika former av signalering. [6]
• Populationer av bakterier använder kvorumavkänning för att bedöma sin täthet och ändra sitt beteende därefter. Detta sker vid biofilmbildning, infektionssjukdomar och i ljusorganen hos Sepiolida -bläckfisken . [6]
• För att någon bakterie ska komma in i en värdcell måste cellen visa receptorer som bakterierna kan fästa vid och kunna ta sig in i cellen. Vissa stammar av E. coli kan komma in i värdcellen även utan närvaro av specifika receptorer, eftersom de tar med sig sin egen receptor, som de sedan fäster på och kommer in i cellen.
• Med näringsrestriktioner förvandlas vissa bakterier till endosporer för att motstå värme och uttorkning.
• Ett stort antal mikroorganismer har förmågan att övervinna igenkänning av immunsystemet när de ändrar sina ytantigener så att alla försvarsmekanismer riktade mot tidigare närvarande antigener nu är värdelösa med nyligen uttryckta antigener.
• I april 2020 rapporterades att bakteriekollektiv har ett arbetsminne baserat på membranpotential. När forskarna lyste ljus på en biofilm av bakterier, kvarstod de optiska fingeravtrycken i flera timmar efter den första stimulansen, eftersom de ljusbestrålade cellerna reagerade annorlunda på fluktuationer i membranpotentialer på grund av förändringar i deras kaliumkanaler. [13]

Se även

• https://en.wikipedia.org/wiki/Microbial_cooperation
• kollektiv intelligens
• Svärm intelligens
• Stigmergia

Anteckningar

1. ↑ Vasiliev1 Sergey. Samarbete för bakterier visade sig vara viktigare än konkurrens . Naken Science (14 oktober 2019). Hämtad: 21 augusti 2022. (obestämd)
2. ↑ 1 2 Den vackra intelligensen av bakterier och andra mikrober  . Quanta Magazine . Hämtad 11 september 2020. Arkiverad från originalet 20 oktober 2020.
3. ↑ Ford, Brian J. (2004). Är celler geniala? (PDF) . Mikroskop . 52 (3/4): 135-144. Arkiverad (PDF) från originalet 2020-08-04 . Hämtad 2020-09-11 . Utfasad parameter används |deadlink=( hjälp )
4. ↑ 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 . Arkiverad 15 februari 2020 på Wayback Machine
5. ↑ Wayback-maskin . web.archive.org (8 augusti 2014). Hämtad: 21 augusti 2022. (obestämd)
6. ↑ 1 2 3 Livet på kanten av synen - Scott Chimileski, Roberto  Kolter . www.hup.harvard.edu . Hämtad: 21 augusti 2022.
7. ↑ Sarah D. Beagle, Steve W. Lockless. Elektrisk signalering blir bakteriell  (engelska)  // Nature. — 2015-11. — Vol. 527 , utg. 7576 . — S. 44–45 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/nature15641 .
8. ↑ Altruism hos bakterier hjälper dem att stå emot antibiotika • Science News . "Element" . Hämtad: 21 augusti 2022. (ryska)
9. ↑ Konjugering i bakterier  // Wikipedia. — 2021-02-25. (ryska)
10. ↑ Orsaker till antibiotikaresistens. Mekanismer . meduniver.com . Hämtad: 21 augusti 2022. (obestämd)
11. ↑ Olga M. Zemlyanko, Zemlyanko Olga Mikhailovna, Tatyana M. Rogoza, Rogoza Tatyana Mikhailovna, Galina A. Zhouravleva. Mekanismer för bakteriell multiresistens mot antibiotika  // Ekologisk genetik. — 2018-10-15. - T. 16 , nej. 3 . — S. 4–17 . — ISSN 2411-9202 . - doi : 10.17816/ecogen1634-17 . (ryska)
12. ↑ Horisontell genöverföring  // Wikipedia. — 2022-06-28. (ryska)
13. ↑ Chih-Yu Yang alls. [ https://www.cell.com/cell-systems/pdf/S2405-4712(20)30116-2.pdf?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS2405471220%301showall620301show %3Dtrue Encoding Membrane-Potential-Based Memory in a Microbial Community] (engelska) // Cell : log. — 2020.