微生物的自然決策方式值得學習

博弈論作為應用數學的一個重要分支，已經廣泛應用于經濟、政治、醫學領域，當然還包括拉斯維加斯的賭場。人們試圖通過衡量別人的選擇，來作出自己的決定。但是，以色列特拉維夫大學的研究人員zui近的研究結果表明，如果要想立于不敗之地，把握勝機，人類可能還需要向微生物學習。該論文發表在近期的美國《國家科學院院刊》上。

特拉維夫大學物理及天文學系教授本·埃莎爾·雅各布及其同事研究發現，博弈論目前尚不能解釋說明微生物的自然決策能力。雖然微生物的決策十分簡單，但卻行之有效。如果人類能夠理解微生物在緊張和危險條件下的反應方式，不僅可以提高處理日常生活的能力，甚至還可以影響到政治進程。

雅各布教授表示，雖然人類自認為可以作出理性決策，但在冗余“噪音”的影響下，很難維持客觀。人類在決策時，不僅與其個人的認知狀態有關，而且還會受到他人影響；而微生物則可以有效地控制這些多余的噪音，作出有利于整體的抉擇。

微生物表面上看起來十分簡單，但菌群的構成卻十分復雜。菌群數量比目前地球總人口還要超出100倍之多。在這樣的環境中，微生物必須具備評估周圍嘈雜和緊張環境的能力，過濾出什么條件生死攸關，什么條件無足輕重，并zui終作出有利于整個菌群生存的決策。例如，微生物對饑餓或中毒的反應是，一部分微生物會形成孢子，將DNA（脫氧核糖核酸）封閉起來，母細胞死亡，這確保了整個菌群的生存。一旦威脅消除，孢子萌發，菌群重新生長繁殖。在此過程中，微生物還要選擇是否進入一種“競爭”狀態，即通過改變細胞膜以更容易吸收來自鄰近其他死亡細胞的物質。如此一來，在生存壓力消失后，這些微生物可以更快地恢復正常生活。雅各布教授認為，這是一個艱難的選擇，甚至可以說是一場賭bo，因為只有當其它微生物進入到孢子休眠狀態時，形勢才對進入到“競爭”狀態的微生物有利。

觀測顯示，只有約10％的微生物進入到“競爭”狀態，為什么不是所有的微生物同時進入到“競爭”狀態呢？這是因為微生物不會向自己的同伴隱瞞自己的意圖，也不會說謊或推諉，它們之間可通過發送化學信息來傳遞個體的意圖。個體微生物根據所面對的生存壓力，根據同伴的處境，根據有多少細胞處于休眠狀態以及有多少細胞處于“競爭”狀態，來仔細權衡，zui終決定個體的狀態。

雅各布教授表示，人類在很多時候都面臨著類似的處境。比如，在流感季節是否選擇接種疫苗就面臨著類似的情況：你是冒著承擔副作用的風險來接種，還是相信你周圍其他人會接種疫苗，或者你愿意承擔可能患病的風險，以避免接種疫苗的副作用。政客也是如此，在諸如國家債務是否會損害社會的整體利益等等關鍵問題上同樣面臨抉擇。

雅各布教授認為，決策過程中很難避免周圍環境中存在“噪音”，但人類可以像微生物一樣，利用這些信息來制定行動計劃。雖然微生物都是個體反應，但它們之間同樣有協調互動。重要的是zui終作出的選擇不僅能使個體受益，也要讓整體獲益。社會需要約束，對于個體需要設置一些界限，而不能只是損人利己。

推薦英文摘要：

PNAS doi: 10.1073/pnas.1009906107

Commensal bacteria play a role in mating preference of Drosophila melanogaster
Gil Sharona, Daniel Segala, John M. Ringob, Abraham Hefetzc, Ilana Zilber-Rosenbergd, and Eugene Rosenberga,1

aDepartment of Molecular Microbiology and Biotechnology, Aviv University, Aviv 69978, Israel;
bSchool of Biology and Ecology, University of Maine, Orono, ME 04469;
cDepartment of Zoology, Aviv University, Aviv 69978, Israel; and
d18 Rachavat Ilan St., Givat Shmuel 51905, Israel

Development of mating preference is considered to be an early event in speciation. In this study, mating preference was achieved by dividing a population of Drosophila melanogaster and rearing one part on a molasses medium and the other on a starch medium. When the isolated populations were mixed, “molasses flies” preferred to mate with other molasses flies and “starch flies” preferred to mate with other starch flies. The mating preference appeared after only one generation and was maintained for at least 37 generations. Antibiotic treatment abolished mating preference, suggesting that the fly microbiota was responsible for the phenomenon. This was confirmed by infection experiments with microbiota obtained from the fly media （before antibiotic treatment） as well as with a mixed culture of Lactobacillus species and a pure culture of Lactobacillus plantarum isolated from starch flies. Analytical data suggest that symbiotic bacteria can influence mating preference by changing the levels of cuticular hydrocarbon sex pheromones. The results are discussed within the framework of the hologenome theory of evolution.

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