Наука эгоизма

Наука эгоизма
Ученые открыли социальные роли даже у бактерий, в борьбе с которыми хотят найти способ делать их эгоистичными. Чтобы защищающая их биопленка разрушала бы сама себя.
Они даже, чтобы понять, важна ли для эусоциальных подземных зверьков - голых землекопов - основная обонятельная система - блокировали у них обоняние, вводя в их ноздри по 10 мкл 5-процентного раствора сульфата цинка.
Однако им пока не удается докричаться до всеобщего понимания в мире людей опасности «использования искусственного интеллекта (ИИ) при создании боевой техники и новейших систем вооружения».
О по-своему удивительном открытии распределения социальных ролей в поведении бактерий, сделанном исследователями Калифорнийского университета в Сан-Диего, описанном ими в статье в Nature, повествует в своем пересказе «Наука и жизнь». Предполагается, что данное исследование поможет ученым в перспективе научиться вмешиваться «в химическое общение внутри колонии» бактерий, чтобы по собственному хотению-разумению «делать бактерий в ней более эгоистичными». Ученые полагают, что в противостоянии с бактериями, борьба с которыми дается человеку все труднее, это даст такое принципиальное преимущество, что бактерии в итоге сами начнут разрушать свою защитную биопленку.

дополнительные материалы
Ученые высчитали покер

bakterii v kolonii«B. subtilis – биоплёнки состоят из бактериальных клеток и выделяемых ими веществ, образующих внеклеточный матрикс. Такие колонии весьма прочны – они помогают микробам удерживаться на поверхности субстрата и защищают бактериальное сообщество от неблагоприятных внешних воздействий.
Однако, достигнув некоторой численности, у колонии-биоплёнки начинает меняться скорость роста: она увеличивается в размере, но довольно странным образом, то ускоряя свой рост, то замедляя. Сравнение таких колебаний с математической моделью показало, что это есть результат внутреннего конфликта в бактериальном «поселении». Действительно, бактериям в плёнке есть из-за чего конфликтовать: те из них, которые живут, в центре колонии, больше защищены от вредной химии и каких-нибудь антибиотиков – в том числе, благодаря своим товарищам, обитающим на периферии. С другой стороны, периферийные клетки пользуются ещё нетронутыми питательными ресурсами среды, и чем больше становится колония, тем больше вероятность, что внутренние клетки окажутся на голодном пайке.
Но биоплёнке удаётся разрешить сложную ситуацию благодаря следующей уловке: внешние клетки не могут жить без некоего вещества, синтезируемого внутренними клетками. Периодически «внутренние жители» биоплёнки тормозят его синтез, чтобы «пограничники» не слишком разрастались и не съедали всё вокруг. Но слишком ограничивать в росте внешних товарищей внутренние клетки не могут, иначе они откроются опасным внешним воздействиям.
Очевидно, что и внутренние, и внешние члены колонии нуждаются друг в друге, несмотря на взаимопротиворечащие интересы друг друга. Это обычная ситуация что у бактерий, что у людей, и выход тут один – научиться договариваться. Давно известно, что у некоторых бактерий есть так называемое чувство кворума – способность координировать своё поведение с помощью молекулярных сигналов. Например, патогенные бактерии Pseudomonas aeruginosa могут размножаться в пределах хозяина без ущерба, пока они не достигают определённой концентрации. Когда их численность становится достаточной, чтобы преодолеть иммунную систему хозяина, P. aeruginosa становятся агрессивными, вызывая болезнь. Но для того, чтобы принять решение атаковать, нужно посчитать самих себя, и вот тут включается чувство кворума, когда по концентрации некоего сигнала бактерии выносят решение, пора переходить к активным действиям или нет.
Однако в случае B. subtilis уже внутри самой биоплёнки происходит что-то вроде разделения труда – можно сказать, что чувство кворума осложняется подобием социальной роли. Конечно, это не та социальная жизнь, которую можно видеть у животных. Просто бактерии нашли способ регулировать собственный рост так, чтобы оптимальным образом расходовать питательные вещества и одновременно быть готовыми к внешней угрозе, и способ этот можно назвать, по крайней мере, отчасти, вполне социальным. При этом бактерии генетически не отличаются друг от друга, то есть будет ли клетка вести себя как внешняя или внутренняя, зависит от того, где она окажется.
Авторы работы показали, что колебательный рост помогает колонии в целом выдержать химическую атаку извне, то есть умение договариваться с коллегой-конкурентом несёт эволюционные преимущества даже для бактерий. Также удалось расшифровать химические сигналы, которыми обмениваются центр и периферия колонии. Многие патогенные бактерии формируют биоплёнки, из-за которых с ними бывает очень трудно бороться, так что если мы научимся вмешиваться в химическое общение внутри колонии, можно будет делать бактерий в ней более эгоистичными – настолько, что биоплёнка разрушала бы сама себя,- повествуется в материале на сайте «Науки и жизни».

Канадские исследователи, чтобы выяснить, важна ли для эусоциальных подземных зверьков - голых землекопов - основная обонятельная система - провели серию опытов с блокировкой у зверьков обоняния путем ввода в их ноздри по 10 мкл 5-процентного раствора сульфата цинка. В результате получили не совсем отчетливый вывод о том, что основная обонятельная система для голых землекопов не важна.

golyj zemlekopДля чего ученым, собственно, понадобилось выяснять разгадку данной научной загадки, – об этом в пересказе работы канадских ученых в материале на сайте «Элементов» повествуется, что называется, лишь по косвенно-касательной: оказывается у млекопитающих, в том числе у человека, существуют две обонятельные системы — основная и дополнительная, причем – «основная представлена обонятельным эпителием, а дополнительная — вомероназальным органом», а «функционально они дополняют друг друга», «но первая предназначена для восприятия главным образом летучих веществ, а вторая — нелетучих или малолетучих».

«Исследователи работали с колониями животных, содержащихся в лаборатории. Землекопов довольно хорошо удается содержать в неволе, что и позволило получить о них массу интересных сведений. В распоряжении исследователей было три колонии (из 12, 17 и 14 особей). В экспериментах животных тестировали в двух сериях опытов — до и после временного блокирования обоняния. Обоняние блокировали, вводя в их ноздри по 10 мкл 5-процентного раствора сульфата цинка. Таким образом, блокировке подвергалась основная обонятельная система, а вомероназальный орган продолжал работать.
В первой серии опытов ученые выясняли, влияет ли обоняние на определение социального статуса. Известно, что положение на иерархической лестнице двух землекопов относительно друг друга можно определить по их поведению в тоннеле. При встрече доминирующая особь чаще проползает сверху субординантной. Это и было использовано. Проводили по несколько парных тестов для каждой пары особей данной колонии. Затем каждого зверька характеризовали долей тестов, в которых он проползал снизу. Оказалось, что различий по этому показателю до и после блокировки практически нет.
golyj zemlekop1В следующей серии опытов ученые пытались выяснить, влияет ли обоняние на индивидуальное опознавание. Для этого в течение девяти раз подряд ссаживали двух незнакомых животных (одних и тех же) одного пола из разных колоний. А на десятый раз к одному из них — тестируемому — подсаживали другую, тоже незнакомую особь. Отмечали время, в продолжение которого тестируемый землекоп обследовал подсаженную «постороннюю» особь. Как и следовало ожидать, с каждым следующим из первых девяти ссаживаний время обследования прогрессивно сокращалось. Затем, когда подсаживали другого зверька, время снова возрастало. Блокировка обоняния на этой динамике не сказалась.
Наконец, в последней серии опытов животным предлагали на выбор два лоточка с подстилкой: из их собственной колонии и из другой — чужой. Известно, что зверьки предпочитают «свой» запах и дольше находятся у лотка со «своей» подстилкой. Это и наблюдалось до блокирования обоняния. Но, что интересно, та же самая тенденция была отмечена и после блокировки. Иными словами, землекопы могут «унюхать» свою подстилку и после того, как им заблокировали обоняние. В этом, в общем, нет ничего удивительного. Ведь они имели возможность долго ее обследовать, что обеспечило попадание нелетучих соединений в их вомероназальный орган. С другой стороны, как уже говорилось выше, такая подстилка несет «коллективный» запах колонии, обеспечивающийся, в частности (но не только), феромонами самки. Поэтому возможно, что эти вещества служат как раз для того, чтобы отличить своих от чужих, а не для подавления размножения, как считалось раньше. Но это только предположение.
Таким образом, показано, что у голых землекопов основная обонятельная система не принципиальна для индивидуального распознавания, определения статуса и даже для выявления группового запаха. Как именно они справляются с этими задачами — покажут дальнейшие исследования. В качестве механизмов предполагается использование вомероназального органа и/или акустических сигналов.
golyj zemlekop2С чем связана функциональная редукция основной обонятельной системы, ответственной главным образом за восприятие летучих веществ, не ясно. Но можно предположить, что она не так важна в жизни землекопов. Восприятие летучих веществ жизненно необходимо многим млекопитающим, например, при поиске пищи и избегании хищников. А при близком контакте с особью того же вида можно обойтись и нелетучими и мало летучими соединениями. Между тем, землекопы врагов фактически не имеют — в их узкие, вырытые в плотном грунте и часто закупоренные сверху ходы проникнуть может только змея, да и то при определенном везении. Корма тоже часто хватает. Основу их пищи составляет пиренакант (Pyrenacantha malvifolia) — кустарниковое растение, подземное основание ствола которого разрастается в клубень до полутора метров в диаметре. Этими клубнями и питаются землекопы (одного может хватить надолго), а в их поисках зверьки прокладывают ходы во всех направлениях; общая длина ходов может достигать километра и даже больше (хотя голый землекоп размером всего-то с мышь).
В заключение надо сказать, что в опытах, проведенных канадскими учеными, всё же было одно различие в поведении зверьков до и после блокировки обоняния. А именно, уменьшалось время обследования стимула — хотя это не влияло на результат в целом. Поэтому, несмотря на функциональную редукцию, основная обонятельная система, скорее всего, всё же играет какую-то роль в жизни голых землекопов,- говорится в материале на сайте «Элементов».

Однако ученым, ряды коих отнюдь не монолитны, пока не удается докричаться до всеобщего понимания в мире людей опасности «использования искусственного интеллекта (ИИ) при создании боевой техники и новейших систем вооружения».
lyudi i zveri«Лента.ру» со ссылкой на «Русскую службу ВВС» в своем пересказе повествует об открытом письме более тысячи инженеров и исследователей, в котором они предостерегают «об опасности использования искусственного интеллекта (ИИ) при создании боевой техники и новейших систем вооружения».
Более тысячи подписантов из числа инженеров и исследователей, среди которых физик и космолог с мировым именем Стивен Хокинг, предприниматель Элон Маск и один из основателей компании Apple Стив Возняк, в своем письме, отмечая непредсказуемость последствий гонки вооружений с использованием ИИ, подчеркивают: «Если какая-либо крупная военная держава стремится вперед с развитием оружия с искусственным интеллектом, то глобальная гонка вооружений практически неизбежна. Конечная точка этой технологической траектории очевидна: автономное оружие станет завтрашним «Калашниковым»».
Издание напоминает, что уже и в ООН обсуждалось создание боевых роботов, и идею запрета некоторых типов автономных боевых систем в данной международной организации рассматривают вполне конкретно.
Повествуется, что письмо с подписями исследователей авторы планируют передать «делегатам международной конференции по искусственному интеллекту в Буэнос-Айресе».