科學(xué)家利用人工智能解開細(xì)菌語(yǔ)言的秘密

科學(xué)家梳理了細(xì)菌語(yǔ)言之間的關(guān)系。

機(jī)器學(xué)習(xí)和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)為科學(xué)家提供了對(duì)細(xì)菌用于交流的不同語(yǔ)言的見解。通過(guò)了解細(xì)菌相互作用的方式以及它們的通訊被破壞的情況，研究人員可以解決與耐藥細(xì)菌相關(guān)的問(wèn)題并推動(dòng)生物計(jì)算技術(shù)的發(fā)展。

這項(xiàng)研究建立在一個(gè)早期項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，在該項(xiàng)目中，研究人員表明，破壞細(xì)菌通訊是對(duì)抗多重耐藥細(xì)菌的有效方法。細(xì)菌利用小分子相互通訊并協(xié)調(diào)感染，研究小組表明，通過(guò)阻斷這些分子來(lái)干擾細(xì)菌通訊可以減少炎癥并使細(xì)菌更容易受到抗生素的影響。

破譯細(xì)菌語(yǔ)言：新領(lǐng)域

現(xiàn)在，研究人員更仔細(xì)地研究了細(xì)菌交流的語(yǔ)言。他們結(jié)合使用機(jī)器學(xué)習(xí)和濕實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)來(lái)檢查所有大約 170 種已知的細(xì)菌語(yǔ)言。該分析提供了對(duì)語(yǔ)言之間相似性和差異的理解，這既可以用來(lái)破壞有害細(xì)菌，也可以用來(lái)構(gòu)建有用的“細(xì)菌邏輯電路”。

第一步是機(jī)器學(xué)習(xí)分析，根據(jù)語(yǔ)言的分子結(jié)構(gòu)將語(yǔ)言分組。由此產(chǎn)生的組由彼此更相似但與其他組中的語(yǔ)言不同的語(yǔ)言組成。這與人類語(yǔ)言類似：例如，英語(yǔ)、法語(yǔ)和荷蘭語(yǔ)屬于一組語(yǔ)言，而阿拉伯語(yǔ)和希伯來(lái)語(yǔ)則屬于另一組語(yǔ)言。

細(xì)菌的理解和誤解：一個(gè)關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)

接下來(lái)，研究小組通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明細(xì)菌可以在一定程度上理解相關(guān)語(yǔ)言。“我們進(jìn)行了‘細(xì)菌語(yǔ)言檢查’，發(fā)現(xiàn)使用非常相似語(yǔ)言的細(xì)菌可以相互理解，就像荷蘭人可能聽懂一些德語(yǔ)一樣。我們還測(cè)試了使用截然不同的語(yǔ)言的細(xì)菌之間的交流，發(fā)現(xiàn)它們根本無(wú)法相互理解——就像說(shuō)芬蘭語(yǔ)、荷蘭語(yǔ)和阿拉伯語(yǔ)的人之間的對(duì)話不會(huì)走得太遠(yuǎn)一樣。”博士生 Christopher Jonkergouw 說(shuō)誰(shuí)領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。

研究人員表明，利用這些工具，我們可以準(zhǔn)確地估計(jì)細(xì)??菌語(yǔ)言之間的聯(lián)系，并預(yù)測(cè)它們是否可以被理解。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于進(jìn)一步完善該團(tuán)隊(duì)的新治療方法非常有價(jià)值，而且它們對(duì)生物技術(shù)也有影響——細(xì)菌語(yǔ)言可以用來(lái)協(xié)調(diào)細(xì)菌群落中群體之間的任務(wù)，甚至可以在細(xì)菌微處理器中協(xié)調(diào)任務(wù)。

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