Исследователи раскрыли взаимосвязи между языками бактерий

Комбинация машинного обучения и лабораторных экспериментов позволила исследователям заглянуть в различные языки, которые используют бактерии для общения. Понимание того, как бактерии общаются — и когда они не могут это делать — важно для лечения устойчивых к лекарствам бактерий и создания биовычислительных инструментов.

Исследование развивает предыдущую работу, в которой учёные показали, что нарушение бактериальной коммуникации эффективно в борьбе с мультирезистентными бактериями. Бактерии используют малые молекулы для общения и координации инфекции; блокировка этих молекул снижала воспаление и делала бактерии более уязвимыми к антибиотикам.

Теперь исследователи детально изучили языки, которые используют бактерии. Команда применила машинное обучение и эксперименты для анализа всех примерно 170 известных бактериальных языков. Этот анализ показывает сходства и различия между языками, что можно использовать как для подавления вредных бактерий, так и для создания полезных «бактериальных логических схем». Результаты опубликованы в журнале Angewandte Chemie International Edition.

Первым шагом стал анализ методом машинного обучения, который сгруппировал языки в кластеры на основе структуры их молекул. В итоге языки в одной группе были более похожи друг на друга и отличались от языков в других группах. Это аналогично человеческим языкам: например, английский, французский и нидерландский в одной группе, а арабский и иврит — в другой.

Затем команда экспериментально показала, что бактерии могут частично понимать родственные языки. «Мы провели "проверку бактериального языка" и обнаружили, что бактерии, использующие очень похожие языки, могут понимать друг друга, подобно тому как голландец может понять немного немецкого. Мы также протестировали общение между бактериями с очень разными языками и выяснили, что они вообще не понимают друг друга — как и разговор между людьми, говорящими на финском, нидерландском и арабском», — говорит аспирант Кристофер Йонкергоу, ведущий автор исследования.

С помощью этих инструментов исследователи показали, что можно точно оценивать связи между бактериальными языками и предсказывать, будут ли они понятны. Эти выводы будут ценны для дальнейшего совершенствования нового терапевтического подхода команды, а также имеют значение для биотехнологий — бактериальные языки можно использовать для координации задач между группами в бактериальных сообществах или даже в бактериальных микропроцессорах.