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<div class=Section1>

<p class=MsoNormal><font size=2 color=navy face=Arial><span style='font-size:
10.0pt;font-family:Arial;color:navy'><o:p>&nbsp;</o:p></span></font></p>

<p class=MsoNormal><font size=2 color=navy face=Arial><span style='font-size:
10.0pt;font-family:Arial;color:navy'><o:p>&nbsp;</o:p></span></font></p>

<div>

<div class=MsoNormal align=center style='text-align:center'><font size=3
face="Times New Roman"><span style='font-size:12.0pt'>

<hr size=2 width="100%" align=center tabindex=-1>

</span></font></div>

<p class=MsoNormal><b><font size=2 face=Tahoma><span style='font-size:10.0pt;
font-family:Tahoma;font-weight:bold'>From:</span></font></b><font size=2
face=Tahoma><span style='font-size:10.0pt;font-family:Tahoma'>
paleopsych-bounces@paleopsych.org [mailto:paleopsych-bounces@paleopsych.org] <b><span
style='font-weight:bold'>On Behalf Of </span></b>Thrst4knw@aol.com<br>
<b><span style='font-weight:bold'>Sent:</span></b> Monday, April 18, 2005 3:14
PM<br>
<b><span style='font-weight:bold'>To:</span></b> paleopsych@paleopsych.org<br>
<b><span style='font-weight:bold'>Cc:</span></b> ToddStark@aol.com;
HowlBloom@aol.com<br>
<b><span style='font-weight:bold'>Subject:</span></b> [Paleopsych] Intelligent
Bacteria</span></font><o:p></o:p></p>

</div>

<p class=MsoNormal><font size=3 face="Times New Roman"><span style='font-size:
12.0pt'><o:p>&nbsp;</o:p></span></font></p>

<div>

<p class=MsoNormal><font size=2 face=Arial><span style='font-size:10.0pt;
font-family:Arial'><a
href="http://www.world-science.net/exclusives/050418_bactfrm.htm">http://www.world-science.net/exclusives/050418_bactfrm.htm</a><o:p></o:p></span></font></p>

</div>

<div>

<p class=MsoNormal><font size=2 face=Arial><span style='font-size:10.0pt;
font-family:Arial'>&nbsp;<o:p></o:p></span></font></p>

</div>

<div>

<p class=MsoNormal style='mso-margin-top-alt:auto;mso-margin-bottom-alt:auto'><b><font
size=5 face=Arial><span style='font-size:18.0pt;font-family:Arial;font-weight:
bold'>Intelligent bacteria?</span></font></b><o:p></o:p></p>

<p class=MsoNormal style='mso-margin-top-alt:auto;mso-margin-bottom-alt:auto'><b><font
size=2 color=lime face=Arial><span style='font-size:10.0pt;font-family:Arial;
color:lime;font-weight:bold'>For the most primitive beings in the web of life,
some researchers claim, &#8220;simple&#8221; might not mean &#8220;stupid.&#8221;</span></font></b> <o:p></o:p></p>

<p class=MsoNormal style='mso-margin-top-alt:auto;margin-bottom:12.0pt'><font
size=1 face=Arial><span style='font-size:7.5pt;font-family:Arial'>Posted April
18, 2005<br>
Special to World Science<br>
</span></font><font face=Arial><span style='font-family:Arial'><br>
</span></font><b><font size=2 face=Arial><span style='font-size:10.0pt;
font-family:Arial;font-weight:bold'>Bacteria are by far the simplest things
alive, at least among things generally agreed on as being alive. Next to one of
these single-celled beings, one cell of our bodies looks about as complex as a
human does compared to a sponge.</span></font></b> <o:p></o:p></p>

<div align=right>

<table class=MsoNormalTable border=0 cellspacing=0 cellpadding=0 width=200
 style='width:150.0pt;float:right'>
 <tr>
  <td style='padding:0in 0in 7.5pt 7.5pt'>
  <p class=MsoNormal><font size=3 face="Times New Roman"><span
  style='font-size:12.0pt'><img border=0 width=250 height=417 id="_x0000_i1025"
  src="http://www.hometown.aol.com/scipage/images/plate-CT-docu0043b.jpg"
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  border-top-color:white;border-top-style:ridge;border-top-width:2px'><o:p></o:p></span></font></p>
  </td>
 </tr>
 <tr>
  <td style='padding:0in 0in 7.5pt 7.5pt'>
  <p class=MsoNormal><font size=1 face=Arial><span style='font-size:7.5pt;
  font-family:Arial'>A colony of <i><span style='font-style:italic'>Paenibacillus
  dendritiformis</span></i> bacteria, which some researchers say can organize
  themselves into different types of extravagant formations to maximize food
  intake for given conditions. According to some, this reflects a bacterial
  intelligence. (Courtesy <a
  href="http://star.tau.ac.il/~inon/pictures/pictures.html" target="_top">Eshel
  Ben-Jacob</a>, Tel Aviv University, Israel)</span></font><o:p></o:p></p>
  <div class=MsoNormal align=center style='text-align:center'><font size=3
  face="Times New Roman"><span style='font-size:12.0pt'>
  <hr size=2 width="100%" align=center>
  </span></font></div>
  <p class=MsoNormal><font size=3 face="Times New Roman"><span
  style='font-size:12.0pt'><o:p></o:p></span></font></p>
  </td>
 </tr>
</table>

</div>

<p class=MsoNormal style='mso-margin-top-alt:auto;mso-margin-bottom-alt:auto'><b><font
size=2 face=Arial><span style='font-size:10.0pt;font-family:Arial;font-weight:
bold'>Yet the humble microbes may have a rudimentary form of intelligence, some
researchers have found.<br>
<br>
The claims seem to come as a final exclamation point to a long series of
increasingly surprising findings of sophistication among the microbes,
including apparent cases of cooperation and even altruism.&nbsp;<br>
<br>
But there is no clear measurement or test that scientists can use, based on the
behavior alone, to determine whether it reflects intelligence.<br>
<br>
Some researchers, though, have found a systematic way of addressing the
question and begun looking into it. This method involves focusing not so much
on the behavior itself as the nuts and bolts behind it&#8212;a complex system of
chemical &#8220;signals&#8221; that flit both within and among bacteria, helping them
decide what to do and where to go.<br>
<br>
Researchers have found that this process has similarities to a type of
human-made machine designed to act as a sort of simplified brain. These devices
solve some simple problems in a manner more human-like than machine-like.<br>
<br>
The devices, called neural networks, also run on networks of signals akin to
those of the bacteria. The devices use the networks to &#8220;learn&#8221; tasks such as
distinguishing a male from a female in photographs&#8212;typical sorts of problems
that are easy for humans but hard for traditional computers.<br>
<br>
The similarities in the bacterial and neural network signaling systems are far
more than superficial, wrote one researcher, Klaas J. Hellingwerf, in the April
issue of the journal <i><span style='font-style:italic'>Trends in Microbiology</span></i>.
He found that the bacterial system contains all the important features that
make neural networks work, leading to the idea that the bacteria have &#8220;a
minimal form of intelligence.&#8221;<br>
<br>
Bacterial signaling possesses all four of the key properties that neural network
experts have identified as essential to make such devices work, Hellingwerf
elaborated. The only weak link in the argument, he added, is that for one of
those properties, it&#8217;s not clear whether bacteria exhibit it to a significant
extent. This may be where future research should focus, he wrote.<br>
<br>
<font color=lime><span style='color:lime'>Cooperation and altruism<br>
</span></font><br>
The comparison of bacterial signaling with neural networks is not the only
evidence that has nudged researchers closer to the concept that bacteria might
possess a crude intelligence&#8212;though few scientists would go as far as to use
that word.&nbsp;<br>
<br>
One of the other lines of evidence is a simple examination of bacterial
behavior.<br>
<br>
This behavior is strikingly versatile, researchers have found in recent years;
bacteria can cope with a remarkably wide range of situations by taking
appropriate actions for each. For instance, the deadly <i><span
style='font-style:italic'>Pseudomonas aeruginosa</span></i> can make a living
by infecting a wide variety of animal and plant tissues, each of which is a
very different type of environment in which to live and find sustenance.<br>
<br>
Furthermore, bacteria cooperate: they can group together to take on tasks that
would be difficult or impossible for one to handle alone. In a textbook
example, millions of individuals of the species <i><span style='font-style:
italic'>Myxococcus xanthus</span></i> can bunch up to form a &#8220;predatory&#8221; colony
that moves and changes direction collectively toward possible food sources.<br>
<br>
Some examples of bacterial cooperation have even led researchers to propose
that bacteria exhibit a form of altruism. For instance, some strains of <i><span
style='font-style:italic'>Escherichia coli</span></i> commit suicide when
infected by a virus, thereby protecting their bacterial neighbors from
infection.<br>
<br>
But until recently, few or no scientists had seriously suggested these
behaviors reflected intelligence.&nbsp;</span></font></b> <o:p></o:p></p>

<p class=MsoNormal style='mso-margin-top-alt:auto;mso-margin-bottom-alt:auto'><b><font
size=2 face=Arial><span style='font-size:10.0pt;font-family:Arial;font-weight:
bold'>For instance, bacterial &#8220;altruism&#8221; may be a simple outcome of evolution
that has nothing to do with concern for the welfare of others, wrote the
University of Bonn&#8217;s Jan-Ulrich Kreft in last August&#8217;s issue of the research
journal <i><span style='font-style:italic'>Current Biology</span></i>. Thus he
didn&#8217;t suggest that any process akin to thinking was at work.<br>
<br>
But one thing that ties these various behaviors together is that they all
operate as a result of signaling mechanisms like the ones studied by
Hellingwerf.<br>
<br>
<font color=lime><span style='color:lime'>Mousetraps, learning and language<br>
</span></font><br>
These mechanisms work in a way somewhat akin to the American board game
Mousetrap. In this game, you try to catch your opponent&#8217;s plastic mouse using a
rambling contraption that starts working when you turn a crank. This rotates
gears, that push a lever, that moves a shoe, that kicks a bucket, that sends a
ball down stairs and&#8212;after several more hair-raising steps of the sort&#8212;drops a
basket on the mouse.<br>
<br>
Molecular signals inside cells work through somewhat similar chain reactions,
except the pieces involved are molecules.&nbsp;<br>
<br>
A typical way these molecular chain reactions work is that small clusters of
atoms, called phosphate groups, are passed among various molecules. One example
of what such a system could accomplish: a bit of food brushing against the cell
could start a series of events that lead inside the cell and activate genes
that generate the chemicals that digest the food.<br>
<br>
A single bacterium can contain dozens of such systems operating simultaneously
for different purposes. And compared to the board game, the cellular systems have
additional features that make them more complicated and versatile.<br>
<br>
For instance, some of these bacterial contraptions, when set in motion, lead to
the formation of extra copies of themselves. These tricks can lead to phenomena
with aspects of learning and language.<br>
<br>
For example, a shortage of a nutrient in a bacterium&#8217;s neighborhood can
activate a system that makes the microbe attract the nutrient toward itself
more strongly. The system also produces extra copies of itself, researchers
have found. Thus if shortage recurs later, the bacterium is better prepared.
This is a form of &#8220;learning,&#8221; Hellingwerf and colleagues wrote in the August,
2001 issue of the <i><span style='font-style:italic'>Journal of Bacteriology</span></i>.&nbsp;<br>
<br>
Brain cells can operate in an analogous way: a brain cell can grow more
sensitive to a signal that it receives repeatedly, resulting in a reinforcement
of signaling circuits and learning.&nbsp;<br>
<br>
The bacterial versions of &#8220;mousetrap&#8221; have other tricks as well. For instance,
some of them seem to contain components influenced by not just one stimulus,
but by two or more. Thus the chain reactions merge. The component receiving
these stimuli adds the strength of each to give a response whose strength is
proportional to the sum.<br>
<br>
Although the full complexities of bacterial signaling are far from understood,
many researchers believe the systems helps bacteria to communicate.<br>
<br>
For instance, some bacteria, when starving, emit molecules that serve as stress
signals to their neighbors, write Eshel Ben-Jacob of Tel Aviv University and
colleagues in last August&#8217;s issue of <i><span style='font-style:italic'>Trends
in Microbiology</span></i>. The signals launch a process in which the group can
transform itself to create tough, walled structures that wait out tough times
to reemerge later.<br>
<br>
This transformation involves a complex dialogue that reveals a &#8220;social
intelligence,&#8221; the researchers added. Each bacterium uses the signals to assess
the group&#8217;s condition, compares this with its own state, and sends out a
molecular &#8220;vote&#8221; for or against transformation. The majority wins.<br>
<br>
Collectively, the researchers wrote, &#8220;bacteria can glean information from the
environment and from other organisms, interpret the information in a
&#8216;meaningful&#8217; way, develop common knowledge and learn from past experience.&#8221;
Some can even collectively change their chemical &#8220;dialect&#8221; to freeze out
&#8220;cheaters&#8221; who exploit group efforts for their own selfish interest, the
researchers claimed.<br>
<br>
Not everyone is convinced by these claims.&nbsp;<br>
<br>
Rosemary J. Redfield of the University of British Columbia, Vancouver, has
argued that the supposed communication molecules actually exist mainly to tell
bacteria how closed-in their surroundings are, which is useful information to
them for various reasons.<br>
<br>
<font color=lime><span style='color:lime'>Inside-out<br>
</span></font><br>
To properly assess if bacterial signals constitute intelligence, whether of a social
or individual brand, Hellingwerf and some other researchers work from the
inside out.&nbsp;<br>
<br>
Rather than focusing on the behaviors, which are open to differing
interpretations, they focus on the systems of interactions followed by the
molecules. These systems, it is hoped, have distinct properties that can be
measured and compared against similar interactions in known intelligent beings.<br>
<br>
For instance, if these bacterial systems operate similarly to networks in the
brain, it would provide a weighty piece of evidence in favor of the bacterial
intelligence.<br>
<br>
Hellingwerf has set himself a more modest goal, comparing bacterial signaling
not to the brain, but to the brain-like, human-made neural network devices.
Such an effort has a simple motivation. Demonstrating that bacterial signaling
possesses every important feature of neural networks would suggest at least
that microbial capabilities rival those of devices with proven ability to
tackle simple problems using known rules of brain function&#8212;rather than robot-like
calculations, which are very different.<br>
<br>
To understand how one could do such a comparison requires a brief explanation
of how neural networks work, and how they differ from traditional
computers.&nbsp;<br>
<br>
Computers are good at following precise instructions, but terrible at even
simple, common-sense tasks that lack definite rules, like the recognition of
the difference between male and female.<br>
<br>
Neural networks, like humans, can do this because they are more flexible, and
they learn&#8212;even though they can be built using computers. They are a set of
simulated &#8220;brain cells&#8221; set to pass &#8220;signals&#8221; among themselves through
simulated &#8220;connections.&#8221;<br>
<br>
Some information that can be represented as a set of numbers, such as a
digitized photograph, is fed to a first set of &#8220;cells&#8221; in such a way that each
cell gets a number. Each cell is then set to &#8220;transmit&#8221; all, part or none of
that number to one or more other cells. How big a portion of the number is
passed on to each, depends on the simulated &#8220;strength&#8221; of the connections that
are programmed into the system.<br>
<br>
Each of those cells, in turn, are set to do something with the numbers they
receive, such as add them or average them&#8212;and then transmit all or part of them
to yet another cell.<br>
<br>
Numbers ricochet through the system this way until they arrive at a final set
of &#8220;output&#8221; cells. These cells are set to give out a final answer&#8212;based on the
numbers in them&#8212;in the form of yet another number. For example, the answer
could be 0 for male, 1 for female.<br>
<br>
Such a system, when new, will give random answers, because the connections are
initially set at random. However, after each attempt at the problem, a human
&#8220;tells&#8221; the system whether it was right or wrong. The system is designed to
then change the strength of the connections to improve the answer for the next
try.&nbsp;<br>
<br>
To do this, the system calculates to what extent a change in strength of each
connection previously contributed to giving a right or wrong answer. This
information tells the system how to change the strengths to give better
results. Over many attempts, the system&#8217;s accuracy gradually improves, often
reaching nearly human-like performance on a given task.&nbsp;<br>
<br>
Such systems not only work quite well for simple problems, many researchers
believed they capture all the key features of real brain cells, though in a
drastically simplified way.<br>
<br>
The devices also have similarities to the messaging systems in bacteria. But
how deep are the resemblances? To answer this, Hellingwerf looked at four
properties that neural-network experts have identified as essential for such
devices to work. He then examined whether bacterial signaling fits each of the
criteria.<br>
<br>
The four properties are as follows.&nbsp;<br>
<br>
First, a neural network must have multiple sub-systems that work
simultaneously, or &#8220;in parallel.&#8221; Neural networks do this, because signals
follow multiple pathways at once, in effect carrying out multiple calculations
at once. Traditional computers can&#8217;t do this; they conduct one at a time.
Bacteria do fit the standard, though, because they can contain many messaging
networks acting simultaneously, Hellingwerf observes.<br>
<br>
Second, key components of the network must carry out logical operations. This
means, in the case of a neural network, that single elements of the network
combine signals from two or more other elements, and pass the result on to a
third according to some mathematical rule. Regular computers also have this
feature. Bacteria probably do too, Hellingwerf argues, based on the way that
parts of their signaling systems add up inputs from different sources.<br>
<br>
The third property is &#8220;auto-amplification.&#8221; This describes the way some network
elements can boost the strength of their own interactions. Hellingwerf
maintains that bacteria show this property, as when, for example, some of their
signaling systems create more copies of themselves as they run.<br>
<br>
The fourth property is where the rub lies for bacteria. This feature, called
crosstalk, means that the system must not consist just of separate chain
reactions: rather, different chain reactions have to connect, so that the way
one operates can change the way another runs.<br>
<br>
Crosstalk is believed to underlie an important form of memory called
associative memory, the ability to mentally connect two things with no obvious
relationship. A famous example is the Russian scientist Ivan Pavlov&#8217;s dog, who
drooled at the ring of a bell because experience had taught him food invariably
followed the sound.<br>
<br>
Crosstalk has been found many times in bacteria, Hellingwerf wrote&#8212;but the
strength of the crosstalk &#8220;signals&#8221; are hundreds or thousands of times weaker
than those that follow the main tracks of the chain reactions. Moreover, &#8220;clear
demonstrations of associative memory have not yet been detected in any single
bacterial cell,&#8221; he added, and this is an area ripe for further research. If
bacteria can indeed communicate, it seems they may be holding quite a bit back
from us.</span></font></b> <o:p></o:p></p>

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