Künstliche Intelligenz entschlüsselt die Geheimnisse der Bakteriensprachen

Forscher haben kürzlich künstliche Intelligenz eingesetzt, um die komplexen Sprachen zu entschlüsseln, die Bakterien verwenden. Diese von einem internationalen Wissenschaftlerteam durchgeführte Studie eröffnet neue Perspektiven im Kampf gegen medikamentenresistente Bakterien und in der Entwicklung von Biotechnologien.


Das Ausgangsprojekt hatte bereits aufgezeigt, dass es eine effektive Strategie ist, die Kommunikation zwischen Bakterien zu stören, um multiresistente Bakterien zu bekämpfen. Bakterien kommunizieren über kleine Moleküle miteinander, um ihre Infektion zu koordinieren. Das Team konnte zeigen, dass das Blockieren dieser Moleküle die Entzündung reduziert und die Bakterien anfälliger für Antibiotika macht.

In dieser neuen Forschungsphase analysierten die Wissenschaftler, darunter der Doktorand Christopher Jonkergouw, etwa 170 bekannte Bakteriensprachen. Sie kombinierten maschinelles Lernen und Laborexperimente, um die Ähnlichkeiten und Unterschiede zwischen diesen Sprachen zu untersuchen. Ziel dieser Analyse war es, schädliche Bakterien zu stören und nützliche „bakterielle Logikschaltungen“ zu erschaffen.

Ihre Methode begann mit einer maschinellen Lernanalyse, die die Sprachen nach der Struktur ihrer Moleküle in Cluster gruppierte. Die resultierenden Gruppen bestanden aus ähnlichen Sprachen und unterschieden sich von Sprachen anderer Gruppen, ähnlich wie menschliche Sprachen. Zum Beispiel bilden Englisch, Französisch und Niederländisch eine Gruppe, während Arabisch und Hebräisch eine andere bilden.

Das Team konnte dann experimentell zeigen, dass Bakterien ähnliche Sprachen verstehen können. „Wir haben einen ‚Bakteriensprachtest' durchgeführt und festgestellt, dass Bakterien, die sehr ähnliche Sprachen verwenden, sich verstehen können, so wie ein Niederländer ein wenig Deutsch verstehen könnte. Wir haben auch die Kommunikation zwischen Bakterien mit sehr unterschiedlichen Sprachen getestet und festgestellt, dass sie sich überhaupt nicht verstehen konnten“, erklärt Christopher Jonkergouw.

Diese Erkenntnisse ermöglichen es, genau einzuschätzen, welche Verbindungen zwischen den Bakteriensprachen bestehen und ihre gegenseitige Verständigung vorherzusagen. Diese Ergebnisse sind wertvoll für die Verfeinerung des Behandlungsansatzes und haben auch Implikationen in der Biotechnologie. Bakteriensprachen können dazu dienen, Aufgaben zwischen Gruppen in bakteriellen Gemeinschaften oder sogar in bakteriellen Mikroprozessoren zu koordinieren.