Inteligencia microbiana

• Las biopelículas bacterianas pueden surgir a través del comportamiento colectivo de miles o millones de células ^{[ 3 ].}
• Las biopelículas formadas por Bacillus subtilis pueden utilizar señales eléctricas (transmisión de iones) para sincronizar el crecimiento de manera que las células más internas de la biopelícula no mueran de inanición. ^{[ 5 ]}
• En situaciones de estrés nutricional, las colonias bacterianas pueden organizarse de tal manera que maximicen la disponibilidad de nutrientes.
• Las bacterias se reorganizan bajo el estrés de los antibióticos .
• Las bacterias pueden intercambiar genes (como los genes que codifican la resistencia a los antibióticos ) entre los miembros de colonias de especies mixtas.
• Las células individuales de las mixobacterias se coordinan para producir estructuras complejas o se mueven como entidades sociales. ^{[ 3 ]} Las mixobacterias se mueven y se alimentan cooperativamente en grupos depredadores, conocidos como enjambres o manadas de lobos, con múltiples formas de señalización ^{[ 6 ] [ 7 ]} y varios polisacáridos desempeñan un papel importante. ^{[ 8 ]}
• Las poblaciones de bacterias utilizan la detección de quórum para evaluar su propia densidad y modificar su comportamiento en consecuencia. Esto ocurre en la formación de biopelículas, en procesos de enfermedades infecciosas y en los órganos luminosos del calamar bobtail . ^{[ 3 ]}
• Para que una bacteria pueda entrar en una célula huésped, esta debe presentar receptores a los que la bacteria pueda adherirse y así poder ingresar. Algunas cepas de E. coli son capaces de internalizarse en una célula huésped incluso sin la presencia de receptores específicos, ya que poseen sus propios receptores, a los que se adhieren y entran en la célula.
• En condiciones de escasez de nutrientes, algunas bacterias se transforman en endosporas para resistir el calor y la deshidratación.
• Una gran variedad de microorganismos tienen la capacidad de eludir el reconocimiento por parte del sistema inmunitario, ya que modifican sus antígenos de superficie, de modo que cualquier mecanismo de defensa dirigido contra los antígenos previamente presentes resulta inútil frente a los antígenos recién expresados.
• En abril de 2020 se informó que los colectivos de bacterias poseen una forma de memoria de trabajo basada en el potencial de membrana . Cuando los científicos iluminaron una biopelícula de bacterias, las huellas ópticas persistieron durante horas después del estímulo inicial, ya que las células expuestas a la luz respondieron de manera diferente a las oscilaciones en los potenciales de membrana debido a cambios en sus canales de potasio . ^{[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]}

• Las células individuales de los mohos mucilaginosos celulares se coordinan para producir estructuras complejas o moverse como entidades multicelulares. ^{[ 3 ]} El biólogo John Bonner señaló que, si bien los mohos mucilaginosos "no son más que una bolsa de amebas encerradas en una fina capa de mucosidad, logran tener diversos comportamientos que son iguales a los de animales que poseen músculos y nervios con ganglios , es decir, cerebros simples". ^{[ 12 ]}
• El ciliado unicelular Stentor roeselii expresa una especie de "jerarquía conductual" y puede "cambiar de opinión" si su respuesta a un irritante no lo alivia, lo que implica un sentido muy especulativo de "cognición". ^{[ 13 ] [ 14 ]}
• Paramecium , específicamente P. caudatum , es capaz de aprender a asociar la luz intensa con estímulos como descargas eléctricas en su medio de natación; aunque parece ser incapaz de asociar la oscuridad con descargas eléctricas. ^{[ 15 ]}
• El protozoo ciliado Tetrahymena tiene la capacidad de "memorizar" la geometría de su área de natación. Las células que fueron separadas y confinadas en una gota de agua, recapitularon trayectorias de natación circulares al ser liberadas. Esto puede deberse principalmente a un aumento del calcio intracelular. ^{[ 16 ]}

La optimización de colonias bacterianas es un algoritmo utilizado en la computación evolutiva . El algoritmo se basa en un modelo de ciclo de vida que simula algunos comportamientos típicos de la bacteria E. coli durante todo su ciclo vital, incluyendo la quimiotaxis, la comunicación, la eliminación, la reproducción y la migración.

Se pueden construir circuitos lógicos con mohos mucilaginosos. ^{[ 17 ]} En experimentos con sistemas distribuidos se han utilizado para aproximar grafos de autopistas. ^{[ 18 ]} El moho mucilaginoso Physarum polycephalum es capaz de resolver el Problema del Viajante , una prueba combinatoria con complejidad que aumenta exponencialmente, en tiempo lineal . ^{[ 19 ]}

La inteligencia de la comunidad microbiana se encuentra en los ecosistemas del suelo en forma de comportamientos adaptativos interactivos y metabolismos. ^{[ 20 ]} Según Ferreira et al., "La microbiota del suelo tiene su propia capacidad única para recuperarse del cambio y adaptarse al estado actual [...] [Esta] capacidad de recuperarse del cambio y adaptarse al estado actual mediante un comportamiento altruista, cooperativo y coexistente se considera un atributo clave de la inteligencia de la comunidad microbiana." ^{[ 21 ]}

Muchas bacterias que exhiben comportamientos complejos o coordinación están presentes en gran cantidad en el suelo en forma de biopelículas. ^{[ 1 ]} Los micropredadores que habitan el suelo, incluidas las bacterias depredadoras sociales, tienen implicaciones significativas para su ecología. La biodiversidad del suelo, gestionada en parte por estos micropredadores, es de gran importancia para el ciclo del carbono y el funcionamiento del ecosistema. ^{[ 22 ]}

Se ha propuesto que la compleja interacción de los microbios en el suelo constituye un potencial sumidero de carbono . Se ha sugerido la bioaumentación como método para incrementar la «inteligencia» de las comunidades microbianas, es decir, añadiendo los genomas de bacterias autótrofas , fijadoras de carbono o fijadoras de nitrógeno a su metagenoma . ^{[ 20 ]}

La transformación bacteriana es una forma de inteligencia microbiana que implica un comportamiento cooperativo adaptativo complejo. Hasta el momento, se han identificado alrededor de 80 especies de bacterias que probablemente sean capaces de transformarse, incluyendo un número similar de bacterias Gram positivas y Gram negativas. ^{[ 23 ]}

V. cholerae tiene la capacidad de comunicarse fuertemente a nivel celular con el propósito de la transformación bacteriana, y esta forma de inteligencia microbiana implica la detección cooperativa de quórum. ^{[ 24 ] [ 25 ]} Dos estímulos diferentes que se encuentran en el intestino delgado, la ausencia de oxígeno y la presencia de sales biliares producidas por el huésped , estimulan la detección de quórum de V. cholerae y por lo tanto su patogenicidad. ^{[ 26 ]} La detección cooperativa de quórum, que involucra inteligencia microbiana, facilita la transformación genética natural , un proceso en el cual el ADN extracelular es captado por células ( competentes ) de V. cholerae . ^{[ 27 ]} V. cholerae es un patógeno bacteriano que causa el cólera con diarrea contagiosa grave que afecta a millones de personas en todo el mundo.

S. pneumoniae utiliza un sistema cooperativo complejo de detección de quórum, una forma de inteligencia microbiana, para regular la liberación de bacteriocinas y para diferenciarse en el estado competente necesario para la transformación genética natural . ^{[ 28 ]} El estado competente es inducido por una feromona peptídica . ^{[ 29 ]} La inducción de la competencia resulta en la liberación de ADN de una subfracción de células de S. pneumoniae en la población, probablemente por lisis celular. Posteriormente, la mayoría de las células de S. pneumoniae que han sido inducidas a la competencia actúan como receptoras y captan el ADN liberado por los donantes. ^{[ 29 ]} La transformación natural en S. pneumoniae es una forma adaptativa de inteligencia microbiana para promover la recombinación genética que parece ser similar al sexo en organismos superiores. ^{[ 29 ]} S. pneumoniae es responsable de la muerte de más de un millón de personas anualmente. ^{[ 30 ]}