В 2008 году группа из Принстона под руководством Саида Тавазойи поставила опыт, от которого веет чем-то почти педагогическим. Они попытались обучить бактерий — и те, похоже, усвоили урок. Речь идёт не о дрессировке в привычном смысле, а о том, как колонии Escherichia coli за несколько недель выработали подобие ассоциативного предвидения. Звучит скромно, но для одноклеточных это, пожалуй, сравнимо с изобретением колеса.

Компьютерная подсказка

Прежде чем браться за чашки Петри, учёные построили компьютерную модель. Она показала: если условия среды колеблются предсказуемо, у бактерий может возникнуть нечто вроде ассоциативной связи. Сама идея не нова — микроорганизмы давно известны умением адаптироваться. Повысилась кислотность воды — метаболизм перестраивается. Если такие скачки повторяются регулярно, бактерии приспосабливаются и даже начинают реагировать заранее, будто заучив расписание. Но Тавазойи и его коллеги заподозрили, что за этим кроется более сложный механизм, и решили проверить.

Два сигнала — один ответ

Эксперимент поставили предельно просто. Колонии E. coli поместили в камеры, где по очереди меняли два параметра: сначала температуру поднимали с 25 до 37 градусов Цельсия, а затем содержание кислорода снижали с обычных 20 процентов до нуля. Два события шли строго друг за другом, и бактериям приходилось как-то выкручиваться. За поведением сотен поколений следили несколько недель — для микроорганизмов это бездна времени.

Результат озадачил. Бактерии «научились» перестраивать метаболизм под нехватку кислорода в тот самый момент, когда начинала расти температура, — ещё до того, как кислород действительно исчезал. Они словно связали два сигнала: если теплеет, значит, скоро станет душно. По словам Тавазойи, дело тут не в простом гомеостазе. Микроорганизмы не просто реагируют на изменения, а пытаются их предсказать.

Опыт, растянутый на поколения

Конечно, до человеческой или собачьей способности набираться опыта в течение одной жизни тут далеко. Бактериям для такого трюка требуется сменить множество поколений — коллективная память колонии работает медленно. Но сам факт, что одноклеточные способны на подобное, уже кажется учёным крупным достижением. Это не осознанное обучение, а скорее эволюционная подстройка, но граница между «просто химией» и зачатками ассоциативного поведения становится чуть более размытой. Исследования на более сложных организмах, например, на черве-калькуляторе, показывают, как даже минимальная нервная система может порождать удивительно сложное поведение.

Статья опубликована в 2008 году, и с тех пор исследования бактериального «интеллекта» ушли далеко вперёд. Но тот принстонский опыт остаётся изящной иллюстрацией: даже в мире без нервной системы можно найти намёки на способность связывать причины и следствия. И кто знает, какие ещё сюрпризы преподнесут микроорганизмы, если задать им правильный вопрос.