Введение
Адаптивное поведение микроскопических организмов, включая бактерии и простейшие.
Микробный интеллект (также известный как бактериальный интеллект) – это проявление интеллекта микроорганизмами. Эта концепция охватывает сложное адаптивное поведение отдельных клеток, а также альтруистическое или кооперативное поведение в популяциях как однородных, так и разнородных клеток, опосредованное химической сигнализацией, вызывающей физиологические или поведенческие изменения в клетках и влияющей на структуру колоний. Сложные клетки, такие как простейшие или водоросли, демонстрируют замечательную способность к самоорганизации в меняющихся условиях. Построение раковин амебами демонстрирует сложные навыки различения и манипулирования, которые обычно приписываются только многоклеточным организмам. Даже бактерии способны проявлять более сложное поведение в популяции. Такое поведение наблюдается в популяциях одного вида или в смешанных популяциях. Примерами служат колонии или рои миксобактерий, кворумное зондирование и биопленки. Предполагается, что бактериальная колония в определенной степени имитирует биологическую нейронную сеть. Бактерии способны воспринимать входные сигналы в виде химических веществ, обрабатывать их и затем генерировать выходные химические сигналы для передачи информации другим бактериям в колонии. Исследовательская группа Эшела Бен-Якоба из Тель-Авивского университета изучала коммуникацию и самоорганизацию бактерий в контексте теории сетей, разработав фрактальную модель бактериальной колонии и выявив лингвистические и социальные закономерности в жизненном цикле колонии.
Microbial intelligence (known as bacterial intelligence) is the intelligence shown by microorganisms. The concept encompasses complex adaptive behavior shown by single cells, and altruistic or cooperative behavior in populations of like or unlike cells mediated by chemical signalling that induces physiological or behavioral changes in cells and influences colony structures. Complex cells, like protozoa or algae, show remarkable abilities to organize themselves in changing circumstances. Shell building by amoebae reveals complex discrimination and manipulative skills that are ordinarily thought to occur only in multicellular organisms. Even bacteria can display more behavior as a population. These behaviors occur in single species populations, or mixed species populations. Examples are colonies or swarms of myxobacteria, quorum sensing, and biofilms. It has been suggested that a bacterial colony loosely mimics a biological neural network. The bacteria can take inputs in form of chemical signals, process them and then produce output chemicals to signal other bacteria in the colony. Bacteria communication and self organization in the context of network theory has been investigated by Eshel Ben Jacob research group at Tel Aviv University which developed a fractal model of bacterial colony and identified linguistic and social patterns in colony lifecycle.
Протисты
Индивидуальные клетки клеточных слизистых плесен координируют свои действия для создания сложных структур или перемещаются как многоклеточные организмы. Одноклеточный цилиат Stentor roeselii проявляет своего рода "иерархию поведения" и может "передумать", если его реакция на раздражитель не устраняет его, что намекает на весьма спекулятивное подобие "когнитивных способностей". Парамеций, в частности P. caudatum, способен выучить связь между интенсивным светом и стимулом, таким как электрический шок в среде его плавания, хотя, по-видимому, он не способен связать темноту с электрическим шоком. Первожирный цилиат Tetrahymena обладает способностью "запоминать" геометрию области, в которой он плавает. Клетки, которые были разделены и помещены в каплю воды, после освобождения вновь начали двигаться по круговым траекториям. Это может быть результатом, главным образом, повышения концентрации внутриклеточного кальция.
Оптимизация бактериальной колонии
Оптимизация бактериальной колонии — это алгоритм, используемый в эволюционных вычислениях. Алгоритм основан на модели жизненного цикла, имитирующей типичные поведенческие особенности бактерий E. coli на протяжении всего их жизненного цикла, включая хемотаксис, коммуникацию, удаление, размножение и миграцию.
Вычислительные системы для слизистой плесени
Логические схемы можно создавать из слизевиков. В экспериментах с распределёнными системами они использовались для аппроксимации графов автомагистралей. Слизевик Physarum polycephalum способен решать задачу коммивояжёра — комбинаторную задачу с экспоненциально возрастающей сложностью — за линейное время.
Экология почв
Микробный интеллект сообщества проявляется в почвенных экосистемах в виде взаимодействующих адаптивных поведенческих реакций и метаболизма. Согласно Феррейре и др., "Микробиота почвы обладает уникальной способностью восстанавливаться после изменений и адаптироваться к текущему состоянию. Эта способность к восстановлению после изменений и адаптации к текущему состоянию посредством альтруистического, кооперативного и совместного поведения рассматривается как ключевая характеристика микробного интеллекта сообщества". Многие бактерии, демонстрирующие сложное поведение или координацию, широко распространены в почве в форме биопленок. Сложное взаимодействие микробов в почве рассматривается как потенциальный резервуар углерода. Биоаугментация предложена как способ повышения "интеллекта" микробных сообществ, то есть добавление геномов автотрофных бактерий, фиксирующих углерод или азот, в их метагеном.