To fenomen. Z tymi bakteriami zagrasz w kółko i krzyżyk
Naukowcy zmodyfikowali bakterie genetycznie tak, by działały jak elektroniczne podzespoły. Stworzona z bakterii sieć neuronowa nauczyła się grać w kółko i krzyżyk
Przegrać z takim przeciwnikiem to obciach czy powód do dumy? Naukowcy rozegrali pierwszy w historii mecz w kółko i krzyżyk z bakteriami. Zmodyfikowane genetycznie bakterie E. coli, często wykorzystywane w eksperymentach genetycznych, stworzyły sieć neuronową wykazującą prymitywną sztuczną inteligencję.
Zmodyfikowane genetycznie E. coli grają w kółko i krzyżyk
Zespół hiszpańskich genetyków z Krajowej Rady ds. Badań Naukowych wykorzystał w swoich badaniach opracowany w 2019 r. szczep E. coli nazywany Marionette, który jest w stanie wyczuwać 12 różnych substancji chemicznych i reagowania na ich obecność przez zmianę aktywności własnych genów.
Zespół pod kierownictwem Alfonso Jaramillo zmodyfikował szczep bakterii tak, by wytwarzał białka świecące na czerwono i zielono. To, na jaki kolor świecą bakterie zależy od obecności 12 wyczuwanych przez nie substancji i niektórych antybiotyków. W przypadku braku danych wejściowych, stosunek świecących na oba kolory białek jest stały. Obecność nietypowych związków w otoczeniu sprawia, że bakterie zmieniają kolor.
Ale to, na jaki kolor świecą bakterie nie zależy tylko od obecności związku, ale i od ich poprzedniego stanu - mikroorganizmy wykazują więc formę pamięci i zachowują się tak, jak element elektroniczny zwany memrystorem, który służy do tworzenia chipów naśladujących działanie synaps w mózgu.
Sam mecz w kółko i krzyżyk wygląda tak: bakterie są hodowane w ośmiu pojemniczkach opowiadających zewnętrznym kwadratom siatki pola gry w kółko i krzyżyk. W miarę wykonywania kolejnych ruchów bakterie są “powiadamiane" o ruchach człowieka przez dodawanie pobudzających je substancji do wszystkich zajętych przez nie pojemniczkach. To zmienia stosunek emitujących światło białek w każdym polu, a zmiana koloru wskazuje następny ruch “wykonany" przez bakterie. Mecz nie jest jednak szczególnie dynamiczny, bo reakcja bakterii trwa nawet kilka godzin.
"Na początku bakterie grają losowo", mówi Jaramillo. Ale można je szkolić, "karząc" je za wykonanie błędnego ruchu podając im dawkę antybiotyków. Symulacje wykazały, że po ośmiu meczach z takim szkoleniem, bakterie mogą nauczyć się grać na tyle dobrze, by pokonać niezbyt wprawnego ludzkiego gracza.
Komputer oparty na DNA też grał w kółko i krzyżyk
"To doskonała demonstracja adaptacji złożonego systemu biologicznego do wykonywania całkowicie sztucznego zadania", mówi magazynowi “New Scientist" Joanne Macdonald z University of the Sunshine Coast w Australii. W 2006 roku zespół Macdonald stworzył komputer oparty na DNA, który doskonale grał w kółko i krzyżyk.
Takie podejście może mieć wiele zastosowań, od tworzenia żywych materiałów zdolnych do uczenia się po tworzenie "inteligentnych" mikrobiomów,.Zespół Jaramillo pracuje teraz nad bardziej złożonymi bakteryjnymi sieciami neuronowymi, które będą w stanie np. rozpoznawać odręczne pismo.
