Novas pesquisas da Universidade de Washington em St. Louis sugerem que as bactérias poderiam aprender com o passado para prever o futuro. Usando simulações de computador e um modelo teórico simples, Mikhail Tikhonov e co-autores publicou um artigo no eLife que mostra como as bactérias poderiam adaptar-se a um ambiente flutuante aprendendo as suas regularidades estatísticas - por exemplo, que nutrientes tendem a estar correlacionados - e fazê-lo mais rapidamente do que o ensaio evolutivo-e-erro normalmente permitiria.
"A 'aprendizagem' evolutiva é um lugar comum. Por exemplo, muitos organismos desenvolveram um relógio circadiano para seguir o ciclo de 24 horas dia e noite", disse Tikhonov, professor assistente de física em Artes e Ciências. "Mas a evolução tem lugar ao longo de muitas gerações. Mostramos que as bactérias podem, em princípio, fazer o que nós fazemos": Aprender correlações a partir de experiências recentes e adaptar o seu comportamento futuro em conformidade, mesmo durante a sua vida útil.
"As bactérias não têm cérebro, mas descobrimos que este tipo de processamento de informação pode ser alcançado com um circuito que não só é simples, mas semelhante aos circuitos que as bactérias já são conhecidas por terem", disse ele.
No entanto, três ingredientes capacitantes devem estar presentes. Os investigadores estipulam que este tipo de aprendizagem só pode acontecer: se as bactérias tiverem mais reguladores do que parecem ser necessários; se os próprios reguladores forem auto-activados; e se as bactérias operarem sob condições "não lineares" do mundo real que são frequentemente aproximadas em modelos.
Ao estudar a biologia com uma perspectiva física, Tikhonov espera lançar mais luz sobre as formas como as teorias biológicas tradicionais limitam as questões que os investigadores colocam.
Este artigo recente fornece novas hipóteses sobre a razão pela qual algumas bactérias podem estar a utilizar reguladores aparentemente redundantes ou formas de modular os seus diferentes caminhos.
"A redundância 'desperdiçada' e os reguladores desnecessários que vemos em muitas experiências de laboratório podem ser intrigantes", disse Tikhonov. "Mas os cientistas estudam normalmente organismos em cenários simplificados ou ambientes estáticos. Os benefícios que descrevemos só se manifestariam nas condições mais realistas e flutuantes.
"A nossa esperança é que um experimentalista possa ler o nosso trabalho e reconhecer os ingredientes chave que descrevemos no sistema que estudam".
