Машинне навчання та лабораторні експерименти дали вченим зрозуміти різні мови, якими бактерії спілкуються. Розуміючи способи взаємодії бактерій і обставини, за яких порушується їхнє спілкування, дослідники можуть вирішувати проблеми, пов’язані зі стійкими до ліків бактеріями, і сприяти розвитку біокомп’ютерних технологій.
Дослідження базується на попередньому проєкті, у якому дослідники показали, що порушення комунікації між бактеріями є ефективним способом боротьби з бактеріями, стійкими до множинних лікарських засобів. Бактерії використовують невеликі молекули для спілкування одна з одною та координації інфекції, і команда показала, що втручання в комунікацію бактерій шляхом блокування цих молекул зменшує запалення та робить бактерії більш вразливими до антибіотиків.
Розшифровка бактеріальних мов: новий рубіж
Тепер дослідники ближче вивчили мови, якими спілкуються бактерії. Вони використали комбінацію машинного навчання та експериментів у мокрій лабораторії, щоб дослідити всі приблизно 170 відомих мов бактерій. Цей аналіз дає розуміння подібності та відмінностей між мовами, які можна використовувати як для руйнування шкідливих бактерій, так і для побудови корисних «бактеріальних логічних схем».
Першим кроком був аналіз машинного навчання, який згрупував мови в кластери на основі структури їхніх молекул. Отримані групи складалися з мов, більш схожих одна на одну та відмінних від мов інших груп. Це можна порівняти з людськими мовами: наприклад, англійська, французька та голландська належать до однієї групи мов, а арабська та іврит – до іншої.
Бактеріальне розуміння та непорозуміння: ключове відкриття
Потім команда експериментально показала, що бактерії можуть певною мірою розуміти споріднені мови. «Ми провели «перевірку мови бактерій» і виявили, що бактерії, які використовують дуже схожі мови, можуть розуміти одна одну, так само як голландець може розуміти трохи німецької. Ми також перевірили спілкування між бактеріями, які використовують дуже різні мови, і виявили, що вони взагалі не можуть розуміти одна одну –, так само як розмова між людьми, які розмовляють фінською, голландською та арабською мовами, не зайде далеко», – каже Крістофер Йонкергоу, докторант. який керував дослідженням.
За допомогою цих інструментів дослідники показали, що ми можемо точно оцінити зв’язки між мовами бактерій і передбачити, чи можна їх зрозуміти. Ці висновки будуть цінними для подальшого вдосконалення нового підходу команди до лікування, і вони також мають наслідки для біотехнології – бактеріальні мови можна використовувати для координації завдань між групами в бактеріальних спільнотах або навіть у бактеріальних мікропроцесорах.