PNAS：微生物的自然决策方式值得学习！- 生物研究-生物谷

博弈论作为应用数学的一个重要分支，已经广泛应用于经济、政治、医学领域，当然还包括拉斯维加斯的赌场。人们试图通过衡量别人的选择，来作出自己的决定。但是，以色列特拉维夫大学的研究人员最近的研究结果表明，如果要想立于不败之地，把握胜机，人类可能还需要向微生物学习。该论文发表在近期的美国《国家科学院院刊》上。

特拉维夫大学物理及天文学系教授本·埃莎尔·雅各布及其同事研究发现，博弈论目前尚不能解释说明微生物的自然决策能力。虽然微生物的决策十分简单，但却行之有效。如果人类能够理解微生物在紧张和危险条件下的反应方式，不仅可以提高处理日常生活的能力，甚至还可以影响到政治进程。

雅各布教授表示，虽然人类自认为可以作出理性决策，但在冗余“噪音”的影响下，很难维持客观。人类在决策时，不仅与其个人的认知状态有关，而且还会受到他人影响；而微生物则可以有效地控制这些多余的噪音，作出有利于整体的抉择。

微生物表面上看起来十分简单，但菌群的构成却十分复杂。菌群数量比目前地球总人口还要超出100倍之多。在这样的环境中，微生物必须具备评估周围嘈杂和紧张环境的能力，过滤出什么条件生死攸关，什么条件无足轻重，并最终作出有利于整个菌群生存的决策。例如，微生物对饥饿或中毒的反应是，一部分微生物会形成孢子，将DNA（脱氧核糖核酸）封闭起来，母细胞死亡，这确保了整个菌群的生存。一旦威胁消除，孢子萌发，菌群重新生长繁殖。在此过程中，微生物还要选择是否进入一种“竞争”状态，即通过改变细胞膜以更容易吸收来自邻近其他死亡细胞的物质。如此一来，在生存压力消失后，这些微生物可以更快地恢复正常生活。雅各布教授认为，这是一个艰难的选择，甚至可以说是一场赌博，因为只有当其它微生物进入到孢子休眠状态时，形势才对进入到“竞争”状态的微生物有利。

观测显示，只有约10％的微生物进入到“竞争”状态，为什么不是所有的微生物同时进入到“竞争”状态呢？这是因为微生物不会向自己的同伴隐瞒自己的意图，也不会说谎或推诿，它们之间可通过发送化学信息来传递个体的意图。个体微生物根据所面对的生存压力，根据同伴的处境，根据有多少细胞处于休眠状态以及有多少细胞处于“竞争”状态，来仔细权衡，最终决定个体的状态。

雅各布教授表示，人类在很多时候都面临着类似的处境。比如，在流感季节是否选择接种疫苗就面临着类似的情况：你是冒着承担副作用的风险来接种，还是相信你周围其他人会接种疫苗，或者你愿意承担可能患病的风险，以避免接种疫苗的副作用。政客也是如此，在诸如国家债务是否会损害社会的整体利益等等关键问题上同样面临抉择。

雅各布教授认为，决策过程中很难避免周围环境中存在“噪音”，但人类可以像微生物一样，利用这些信息来制定行动计划。虽然微生物都是个体反应，但它们之间同样有协调互动。重要的是最终作出的选择不仅能使个体受益，也要让整体获益。社会需要约束，对于个体需要设置一些界限，而不能只是损人利己。（生物 谷Bioon.com）

生 物 谷推荐英文摘要：

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, Tel Aviv University, Tel Aviv 69978, Israel;
bSchool of Biology and Ecology, University of Maine, Orono, ME 04469;
cDepartment of Zoology, Tel Aviv University, Tel 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.