Mikrobiel intelligens

Mikrobiel intelligens (også bakteriel intelligens ) er et begreb , der betragter visse aspekter af mikroorganismers adfærd som intelligens . Dette koncept omfatter kompleks adaptiv adfærd udvist af individuelle celler, såvel som altruistisk eller kooperativ adfærd [1] i populationer af lignende eller uens celler, medieret af kemisk signalering, der inducerer fysiologiske eller adfærdsmæssige ændringer i celler og påvirker kolonistrukturer [2] .

Komplekse celler, såsom protozoer eller alger , viser bemærkelsesværdige evner til selvorganisering under skiftende omstændigheder [3] . Amøbeskalbyggeri udviser komplekse evner til habitatdiskrimination og manipulation af sit miljø, som normalt kun findes i flercellede organismer.

Selv bakterier kan udvise mere sofistikeret adfærd som befolkning. Denne adfærd observeres i populationer af en enkelt art eller i populationer af blandede arter. Eksempler er kolonier eller såkaldte. " flokke " af myxobakterier , quorum sensing og biofilm [2] [4] .

Det er blevet foreslået, at en bakteriekoloni svagt efterligner et biologisk neuralt netværk . Bakterier kan tage input i form af kemiske signaler, behandle dem og derefter producere outputkemikalier for at signalere andre bakterier i kolonien.

Kommunikation og selvorganisering af bakterier i forbindelse med netværksteori blev undersøgt af Eshel Ben-Jakobs forskergruppe ved Tel Aviv University, som udviklede en fraktal model af en bakteriekoloni og identificerede sproglige og sociale mønstre i koloniens livscyklus. . [5]

Eksempler på mikrobiel intelligens

Bakterier

• Bakterielle biofilm kan skyldes den kollektive adfærd fra tusinder eller millioner af celler. [6]
• Biofilm dannet af Bacillus subtilis kan bruge elektriske signaler (iontransmission) til at synkronisere vækst, så de inderste celler i biofilmen ikke sulter. [7]
• Under forhold med ernæringsmæssig stress kan bakteriekolonier organisere sig på en sådan måde, at de maksimerer tilgængeligheden af ​​næringsstoffer.
• Bakterier reorganiseres under påvirkning af antibiotika . [otte]
• Bakterier kan udveksle gener (såsom gener, der koder for antibiotikaresistens ) mellem medlemmer af blandede artskolonier. [9] [10] [11] [12]
• Individuelle myxobakterieceller koordinerer for at skabe komplekse strukturer eller bevæge sig som sociale enheder. Myxobakterier bevæger sig og lever sammen i rovdyrgrupper kendt som sværme, med forskellige former for signalering. [6]
• Populationer af bakterier bruger quorum sensing for at bedømme deres tæthed og ændre deres adfærd i overensstemmelse hermed. Dette sker ved biofilmdannelse, infektionssygdomme og i Sepiolida- blækspruttens lette organer . [6]
• For at enhver bakterie kan komme ind i en værtscelle, skal cellen vise receptorer, som bakterierne kan binde sig til og være i stand til at trænge ind i cellen. Nogle stammer af E. coli er i stand til at trænge ind i værtscellen selv uden tilstedeværelsen af ​​specifikke receptorer, fordi de medbringer deres egen receptor, som de derefter binder til og kommer ind i cellen.
• Med næringsrestriktioner bliver nogle bakterier til endosporer for at modstå varme og dehydrering.
• En lang række mikroorganismer har evnen til at overvinde genkendelse fra immunsystemet, når de ændrer deres overfladeantigener, således at enhver forsvarsmekanisme rettet mod tidligere tilstedeværende antigener nu er ubrugelig med nyligt udtrykte antigener.
• I april 2020 blev det rapporteret, at bakteriekollektiver har en arbejdshukommelse baseret på membranpotentiale. Da forskerne lyste lys på en biofilm af bakterier, holdt de optiske fingeraftryk ved i flere timer efter den første stimulus, da de lysbestrålede celler reagerede forskelligt på udsving i membranpotentialer på grund af ændringer i deres kaliumkanaler. [13]

Se også

• https://en.wikipedia.org/wiki/Microbial_cooperation
• kollektiv intelligens
• Sværm intelligens
• Stigmergi

Noter

1. ↑ Vasiliev1 Sergey. Samarbejde for bakterier viste sig at være vigtigere end konkurrence . Nøgen Videnskab (14. oktober 2019). Hentet: 21. august 2022. (ubestemt)
2. ↑ 1 2 Bakterier og andre mikrobers smukke  intelligens . Quanta Magasinet . Hentet 11. september 2020. Arkiveret fra originalen 20. oktober 2020.
3. ↑ Ford, Brian J. (2004). Er celler geniale? (PDF) . Mikroskop . 52 (3/4): 135-144. Arkiveret (PDF) fra originalen 2020-08-04 . Hentet 2020-09-11 . Forældet parameter brugt |deadlink=( hjælp )
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 . Arkiveret 15. februar 2020 på Wayback Machine
5. ↑ Wayback-maskine . web.archive.org (8. august 2014). Hentet: 21. august 2022. (ubestemt)
6. ↑ 1 2 3 Livet på kanten af ​​synet - Scott Chimileski, Roberto  Kolter . www.hup.harvard.edu . Hentet: 21. august 2022.
7. ↑ Sarah D. Beagle, Steve W. Lockless. Elektrisk signalering bliver bakteriel  (engelsk)  // Nature. — 2015-11. — Bd. 527 , udg. 7576 . — S. 44–45 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/nature15641 .
8. ↑ Altruisme i bakterier hjælper dem med at modstå antibiotika • Science News . "Elementer" . Hentet: 21. august 2022. (Russisk)
9. ↑ Konjugation i bakterier  // Wikipedia. — 25-02-2021. (Russisk)
10. ↑ Årsager til antibiotikaresistens. Mekanismer . meduniver.com . Hentet: 21. august 2022. (ubestemt)
11. ↑ Olga M. Zemlyanko, Zemlyanko Olga Mikhailovna, Tatyana M. Rogoza, Rogoza Tatyana Mikhailovna, Galina A. Zhouravleva. Mekanismer for bakteriel multiresistens over for antibiotika  // Økologisk genetik. — 2018-10-15. - T. 16 , no. 3 . — S. 4–17 . — ISSN 2411-9202 . - doi : 10.17816/ecogen1634-17 . (Russisk)
12. ↑ Horisontal genoverførsel  // Wikipedia. — 28-06-2022. (Russisk)
13. ↑ Chih-Yu Yang overhovedet. [ https://www.cell.com/cell-systems/pdf/S2405-4712(20)30116-2.pdf?_returnURL=https%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS24054712220301showall620301show %3Dtrue Encoding Membrane-Potential-Based Memory in a Microbial Community] (engelsk) // Cell : log. – 2020.