As bactérias também são capazes de raciocínio matemático.

Para a maioria de nós, as bactérias são organismos vivos simples, e ele pode vir como surpresa ao saber que estes organismos são capazes de pensamento sofisticado em relação ao seu próprio ser. Só gosta de abelhas , as bactérias também são capazes de raciocínio matemático.

Por exemplo, quando confrontado com a vida-ou-morte situações, as bactérias usam uma versão extremamente sofisticada de "teoria dos jogos" para considerar suas opções e decidir sobre o melhor curso de ação.

As bactérias podem quimicamente comunicar uns com os outros sobre fatores como a densidade de colônia ea atividade das células vizinhas, permitindo tomada de decisão complexo de se adaptar a situações ambientais.

"Usando esta forma de comunicação célula-a-célula, as colônias de bilhões ou trilhões de bactérias pode, literalmente, chegar a um consenso sobre as ações que as pessoas de impacto. Bactérias que existiam anteriormente inofensiva sobre a sobre a pele, por exemplo, podem trocar sinais químicos e chegar um consenso de que o seu número seja grande o suficiente para iniciar uma infecção.

Da mesma forma, as bactérias podem decidir se unir em comunidades chamadas biofilmes que fazem inúmeras doenças crônicas difícil de tratar - infecções do trato urinário, por exemplo, fibrose cística e endocardite ", disse José Onuchic, da Universidade Rice, em Houston.

Há muitas razões por que os cientistas consideram que é vital para entender este tipo de comunicação entre as células. "Entender como as células tomar decisões poderia permitir aos cientistas controlar essas decisões. Ele abriria a porta para o desenvolvimento de melhores medicamentos que têm menos efeitos colaterais. Por exemplo, uma vez que temos uma alça sobre este processo, que pode bloquear as mensagens químicas específicas que sinalizam um tumor a crescer, desenvolver um medicamento que não afetaria outros processos do organismo, reduzindo ou eliminando os efeitos colaterais ", disse Onuchic.

"A teoria dos jogos" é uma teoria matemática que trata das estratégias para maximizar ganhos e minimizar as perdas dentro das restrições prescritas, como as regras de um jogo de cartas. É amplamente aplicado na solução de vários problemas de tomada de decisão, como os de estratégia militar e política de negócios.

São a vida ea morte só um jogo? Matemática diz que eles seguem as mesmas regras.
Crédito da imagem: National Park Service.

Onuchic estudou os comuns do solo bactéria Bacillus subtilis em diferentes ambientes estressantes, incluindo a seca, a radiação, e superlotação.

B. subtilis se envolve em quorum sensing, com micróbios individuais liberando compostos químicos que lhe permitam verificar a forma como os seus vizinhos estão respondendo ao ambiente desfavorável.

Os membros de uma colónia de células de B. subtilis podem decidir a responder ao ambiente de tensão numa de duas maneiras.

Eles podem tomar a decisão de se transformar em "esporos", uma existência de hibernação-like. Em alternativa, podem optar por transformação em um estado chamado de "competência".

Em esporulação, bactérias despejar metade do seu DNA para o meio ambiente e encerram-se em um de espessura, casca tipo armadura que permite que o micróbio de suportar condições duras de décadas no fim.Formando um esporo envolve mais de 500 genes e pode levar cerca de 10 horas para ser concluído.

Quando as condições melhorarem, o esporo se transforma em uma bactéria regular novamente. A maioria das bactérias, quando confrontado com más condições, tornam-se esporos. Mas alguns poucos - cerca de 1-2 por cento na natureza - "ver" que seus vizinhos estão se tornando esporos e decidir se tornar competente. Ao fazer isso, eles ocupam alguns dos DNA dos seus vizinhos descartada em um último esforço para se adaptar ao ambiente hostil.

Simulação de uma colônia de bactérias dendritiformis P., cortesia do Grupo Eshel Ben-Jaob da Cibernética bacteriana

"A esporulação é um processo traumático drástica", disse Onuchic. "A vantagem de competência é que a célula pode ser capaz de se adaptar e viver normalmente sem sofrer reviravolta drástica Mas que competência é arriscado -., Se as condições não melhorarem rápido o suficiente, a célula competente poderia morrer antes de ter uma chance de se tornar um esporo . Além disso, os esporos podem decidir sair da hibernação e competir por recursos. É uma decisão complicada. "

Pesquisa Onuchic sugere que a forma como as células tomar decisões é consistente com a teoria dos jogos, um conceito usado em matemática para analisar o conflito e cooperação, e que ficou famoso pelo livro e 2001 filme Uma Mente Brilhante, baseado na vida de John Nash, um ganhador do Prêmio Nobel de Economia.

Esporulação é como cooperar ou confessar no chamado "Dilema do Prisioneiro", um famoso exemplo da teoria dos jogos, Onuchic disse. Tornar-se competente, no entanto, é uma decisão egoísta que explora as desgraças dos outros.

Na versão humana do Dilema do Prisioneiro, frase de um jogador da prisão depende não só da sua própria decisão se confessar, mas também na decisão de outra prisioneiro. No jogo, os dois presos são separados e disse que se alguém confessa, o confessor fica livre, eo outro prisioneiro recebe uma sentença de um ano. Se ambos confessarem, cada um serve a três meses. Se tanto ficar em silêncio, em seguida, cada um serve a um mês. O truque é ver se um jogador vai ser egoísta, confessando para concorrer a ganhar um "get-out-of-cárcere-free" passe enquanto sujeitando o seu parceiro para uma longa sentença.

"Assim como no jogo do Prisioneiro clássico dilema, as bactérias tem que pesar os prós e contras de suas decisões", disse Onuchic.

"As bactérias tomar uma decisão baseada não só no que sabe sobre o seu próprio estresse e meio ambiente, mas também tem que pensar sobre o que as outras bactérias pode fazer. Portanto, este é como o Dilema do Prisioneiro sendo jogado com 1 trilhão de células em uma colônia em vez de apenas duas pessoas. "

"Eles decidem coletivamente falando com seus vizinhos através da troca de peptídeos. Isto é o que chamamos química Twitter", disse Onuchic.

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