Eine Definition von Intelligenz lautet, dass sie die Fähigkeit ist, zu kommunizieren, zu lernen und Probleme zu lösen. Intelligente Organismen setzen Wissen ein, um ihre Umwelt so zu manipulieren, dass das Überleben und die Fortpflanzung von Individuen, Gruppen, Arten und Ökosystemen verbessert werden. Das Leben hängt von der Zusammenarbeit ab, nicht vom Wettbewerb. In der gesamten Biosphäre gibt es symbiotische Beziehungen zum gegenseitigen Nutzen. Pflanzen und Tiere existieren nicht isoliert, sondern als Teil eines Superorganismus oder Holobionten, der auch Mikroorganismen in einem Mikrobiom enthält1. Dazu gehört auch der menschliche Körper, der ein Ökosystem ist, das Teil des globalen Ökosystems ist. Man kann uns als „Superorganismen“ oder Holobionten mit einem Hologenom betrachten.

Wir haben ein Gehirn nicht nur in unserem Schädel, sondern auch in unseren Eingeweiden - das enterische Nervensystem2. Obwohl Viren in der Regel als schädlich für die menschliche Gesundheit angesehen werden, tragen diejenigen, die Bakterien infizieren (Bakteriophagen), dazu bei, die Populationen verschiedener Arten von potenziell schädlichen Bakterien zu kontrollieren. Darüber hinaus gibt es Teile unserer DNA, die beweglich oder transponierbar sind. Diese transponierbaren Elemente sind Nachkommen alter Retroviren, die unsere Vorfahren infiziert haben. Retroviren (wie das SARS-CoV-2-Virus, das Covid-19 verursacht) haben RNA, die bei der Replikation des Virus in DNA umgeschrieben wird. Eine Klasse von Retrotransposonen wird L1 (Long interspersed nuclear elements-1, oder Lang eingestreute Kernelemente) genannt. Sie werden auch im sich entwickelnden menschlichen Gehirn verwendet, in dem ständig neue Neuronen gebildet werden.

Sie sind im Hippocampus und im Nucleus caudatus aktiv und können viele der Unterschiede bei eineiigen Zwillingen erklären. Retrotransposons sind auch wichtig für die Bildung neuer Neuronen im Hippocampus während des gesamten Lebens. Andererseits kommen L1-Insertionen in Genen vor, die bei Krebs häufig mutiert sind. Viren und Bakterien sind also wichtig für die menschliche Gesundheit und Intelligenz. Viren sind nicht lebendig und von sich aus nicht intelligent. Bakterien sind lebendig und verfügen über viele der Fähigkeiten, die oft mit Intelligenz in Verbindung gebracht werden. Bakterien (Prokaryoten) kommunizieren durch Quorum-Sensing, chemotaktische Signale und Plasmidaustausch. Sie können kooperieren und sich selbst in hoch strukturierten Kolonien organisieren, die in ökologische Nischen passen. Bakterien nutzen Signaltransduktionsnetzwerke und genomische Plastizität, um eine Sprache für die Kommunikation zu schaffen.

Sie interpretieren chemische Hinweise, tauschen chemische Botschaften aus (semantisch) und führen Dialoge (pragmatisch). Die Identität einer Kolonie ergibt sich aus dieser Kommunikation, die absichtliches Verhalten (z. B. Pheromon-basiertes Balzverhalten zur Paarung), die gezielte Veränderung der Koloniestruktur (zur Bildung von Fruchtkörpern), das Treffen von Entscheidungen (zur Sporenbildung) sowie das Erkennen und Identifizieren anderer Kolonien ermöglicht. Dies sind Merkmale der bakteriellen sozialen Intelligenz3. Einzellige eukaryotische Mikroorganismen aus dem Reich der Protisten zeigen ebenfalls intelligentes Verhalten4. Der einzellige Wasserprotist [Physarum polycephalum] zum Beispiel ist ein Modellorganismus für die Untersuchung des Lernens. Ihm kann beigebracht werden, Probleme zu lösen, um den Weg aus einem Labyrinth zu finden, und zu lernen, abstoßende Bedingungen zu ignorieren, wenn sie mit einer Belohnung in Form einer Nährstoffquelle verbunden sind.

Lernen und Gedächtnis erfordern kein zentrales Nervensystem, wie intelligente Tintenfische, [P. polycephalum] und sogar Pflanzen zeigen. Pflanzen suchen nach Licht und Nährstoffen. Sie vermeiden Konkurrenz, gehen Beziehungen zum gegenseitigen Nutzen ein und treffen komplexe Entscheidungen. Diese Verhaltensweisen zeugen von phänotypischer Plastizität in Form von gezieltem Wachstum, Differenzierung und Veränderung ihrer Umgebung zum Nutzen der Nische, in die sie passen. Die Fähigkeit der Pflanzen, die Umwelt zu manipulieren, um eine optimale Funktion des Stoffwechsels zu ermöglichen und das Überleben zu sichern, könnte ein Hinweis auf ihre Wahrnehmung sein. Pflanzen kommunizieren zum Teil über biogene flüchtige organische Verbindungen (FOVs) in der Luft. Die Emission von FOVs kann auf einen Angriff durch einen Pflanzenfresser oder anderen Stress folgen. Die Pflanzen passen sich an und passen ihren Phänotyp an, um Abwehrmechanismen zu entwickeln.

Die Kommunikation findet auch unterirdisch statt, wenn ihre Wurzeln mit Myzel-Netzwerken von Mykorrhizapilzen interagieren 5-6. Etwa drei Billionen Bäume auf der Erde überleben durch die Symbiose mit einem unterirdischen Netzwerk von Pilzen7. Wissenschaftler haben mit Hilfe einer Datenbank von mehr als 28.000 Baumarten in über 70 Ländern ein weltweites Netz von Wäldern kartiert. Gleichzeitig kommunizieren Pflanzen und Insekten miteinander, wobei Pflanzen in der Lage sind, das Verhalten ihrer Insektenpartner durch biochemische Stoffe zu beeinflussen8. Der Fluss, die Wahrnehmung, die Integration und die Speicherung von Umweltinformationen ermöglichen es den Pflanzen, sich anzupassen und zu reagieren. Sie können Pflanzenfresser angreifen und gleichzeitig frühere Erfahrungen und Umweltinformationen integrieren, die helfen, zukünftige Bedingungen vorherzusagen.

Der Vorhersagewert von Umweltinformationen und die Kosten des Handelns auf der Grundlage falscher Informationen sind wichtige Triebkräfte für die Entwicklung von Pflanzenreaktionen auf Pflanzenfresser. Abwehrreaktionen ermöglichen es den Pflanzen, die potenziellen Kosten zu vermeiden, die durch das Reagieren auf falsche Informationen entstehen. Die Priming-Mechanismen sorgen für ein Kurz- und Langzeitgedächtnis. Eine Definition besagt, dass Pflanzen intelligent sind. Das heißt, Intelligenz ist ein Maß für die Fähigkeit eines Lebewesens, in einem breiten Spektrum von Umgebungen Ziele zu erreichen. Der Agent braucht kein Nervensystem und gilt sogar für künstliche Intelligenz9. Auch Pflanzen sind Holobionten, die ihr eigenes Mikrobiom enthalten. Das Phytomikrobiom ist für den Stoffwechsel, das Wachstum, die Gesundheit, die Fortpflanzung und die Evolution der Pflanzen von wesentlicher Bedeutung10.

Die Interaktionen zwischen Pflanzen und ihrem Phytomikrobiom reichen von Assoziationen zwischen Wurzeln und der mikrobiellen Gemeinschaft der Rhizosphäre über Endophyten, die zwischen Pflanzenzellen leben, bis hin zur Endosymbiose von Mikroben in der Pflanzenzelle, die zu Mitochondrien und Chloroplasten führt. Mitochondrien und Chloroplasten waren einst Teil des externen Phytomikrobioms der ersten Zelle. Die Endosymbiose eines Alpha-Proteobakteriums und eines Cyanobakteriums im alten Holobiom führte schließlich zu Mitochondrien bzw. Chloroplasten. Diese Endosymbionten haben keine Teile des ursprünglichen Organismus ersetzt. Sie stellten jedoch neue Fähigkeiten zur Verfügung. Dies verschaffte den Pflanzenzellen, die sie besaßen, einen evolutionären Wettbewerbsvorteil. Das Phytomikrobiom moderner Pflanzen umfasst parasitäre und kommensale Mikroben, aber auch Mutualisten und nützliche Mikroben wie Mykorrhizapilze und Bakterien.

Sie alle helfen den Pflanzen zu wachsen und Stress in der Umwelt zu überleben. Der Pflanzenwirt kann dann die Häufigkeit und Zusammensetzung der verschiedenen Bakterienarten im Phytomikrobiom verändern. So können beispielsweise Wurzelexsudate das Wachstum nützlicher Mikroben fördern, indem sie Kohlenstoff- und/oder Energiequellen bereitstellen. In ähnlicher Weise trägt das Mikrobiom von Insekten zu deren Überleben und Gedeihen bei. Das Darmmikrobiom von Honigbienen bestimmt zum Beispiel ihre soziale Gruppe11. Das heißt, Bienen im selben Bienenstock haben ähnliche Darmmikrobiome. Sie helfen den Mitgliedern jedes Bienenvolks, den Bienenstock zu erkennen. Die Mitglieder produzieren spezifische flüchtige Kohlenwasserstoffe und Pheromone. Insekten, Fische, Vögel und Säugetiere verfügen über kollektive Intelligenz und Verhalten12. Viele von ihnen können Tausende von Kilometern wandern.

Insekten können erstaunlich sein. Im Gegensatz zu Fischen, Vögeln und Säugetieren machen einzelne Insekten keine Hin- und Rückreise, die sie in das Gebiet zurückbringt, von dem sie ausgegangen sind13. Dies ist eine generationenübergreifende Migration. Der Monarchfalter zum Beispiel fliegt zum Überwintern in den Süden nach Mexiko. Dann wandern sie durch einen Prozess der Generationenwanderung nach Norden, bei dem aufeinanderfolgende Bruten nach Norden wandern. Bienen und Ameisen haben seit 100 Millionen Jahren Zivilisationen. Sie sind in der Lage, sich in großen, gut organisierten Gruppen zusammenzuschließen, Entscheidungen zu treffen und durch eine Sprache zu kommunizieren, die Pheromone und Tänze umfasst. Es gibt über 20.000 bekannte Bienenarten, darunter die Honigbiene ([Aphis mellifera]). Es gibt über sechs Billionen Honigbienen auf der Welt. Es gibt ebenso viele nicht domestizierte wie domestizierte Honigbienen.

Die Gesamtbiomasse der Honigbienen beträgt etwa 2.000.000.000 Tonnen. Die Gesamtpopulation aller Bienen beträgt etwa 20 Quadrillionen. Die meisten Bienen sind nicht gesellig, sondern leben allein. Dank des Menschen gibt es heute viel mehr domestizierte Honigbienen als vor uns. Sie bilden eine große Zivilisation, die von einer Königin angeführt wird. Drohnen und Arbeitsbienen kümmern sich um die Königin und arbeiten in Fabriken, die Honig produzieren. Unsere Zivilisationen waren und sind eng miteinander verbunden und voneinander abhängig. Der Mensch domestiziert Honigbienen seit etwa 9000 Jahren. Die alten Ägypter hatten Imker, die Bienen züchteten und ihren Honig sammelten. Der älteste jemals gefundene Honig war 5500 Jahre alt. Menschen und Honigbienen helfen sich also gegenseitig beim Überleben und Gedeihen. Diese Interaktion greift sogar auf die Informatik über. Algorithmen, die auf dem intelligenten Gruppenverhalten sozialer Lebewesen basieren, werden untersucht und für die computergestützte Optimierung eingesetzt.

Algorithmen für Suche, Optimierung und Kommunikation werden entwickelt, indem verschiedene Aspekte des sozialen Lebens von Honigbienen simuliert werden. So kann beispielsweise die Bewertung der Bienenkönigin die Leistung von genetischen Algorithmen verbessern. Eine dieser Bewertungsmethoden kann zum Entwurf von DNA-Sequenzen mit Hilfe eines genetischen Bienenschwarm-Algorithmus verwendet werden14. Menschliche Technologien, von der Bienenzucht über die Vorhersage des Wetters und des Klimawandels bis hin zur Optimierung der Effizienz nachhaltiger Energie, erhöhen unsere Fähigkeit zu überleben, zu gedeihen und sich weiterzuentwickeln - vorausgesetzt, wir können sie kontrollieren. Dazu gehört auch die künstliche Intelligenz (KI). Sie begann als effiziente Methode zur Ausführung relativ einfacher Aufgaben15. Sie basierte auf Regeln oder Anweisungen, die von Menschen gegeben wurden. So kann sie beispielsweise Innenräume automatisch steuern.

Sie entwickelte sich zu einer kontextbasierten KI, bei der die Umgebung, das Nutzerverhalten und historische Daten berücksichtigt werden. Sie wird eingesetzt, um Nachrichten, Unterhaltung und Werbung auf die individuellen Bedürfnisse und Wünsche der Menschen zuzuschneiden. Dann wurde die KI fähig, die menschlichen Fähigkeiten in bestimmten Bereichen oder Gebieten zu übertreffen. IBMs Watson beispielsweise kann große Mengen an medizinischer Literatur und Patientenakten analysieren, um Erkenntnisse oder sogar mögliche Diagnosen zu liefern. AlphaGo von DeepMind war sogar in der Lage, das alte Spiel Go zu meistern. Die KI befindet sich jetzt in Stufe 4, der denkenden KI. Sie ist in der Lage, die Denkprozesse von Menschen zu imitieren. Chat GPT verwendet ein umfangreiches Sprachmodell, um Fragen von Benutzern zu beantworten, Bücher zu schreiben und Kunst zu schaffen. Ein weiteres Beispiel für Stufe 4 ist die Entwicklung autonomer Fahrzeuge, die die Gesellschaft möglicherweise ebenso stark verändern werden wie Mobiltelefone.

Vielleicht noch beeindruckender ist der neu eingeführte KI-Wissenschaftler16. Es ist die erste vollständig automatisierte und skalierbare Pipeline für die Forschung. Sie entwickelt eine Idee oder testbare Hypothese, wenn sie eine allgemeine Richtung und eine einfache anfängliche Codebasis vorgibt. Der KI-Wissenschaftler führt eine Literaturrecherche durch, plant Experimente, modifiziert und iteriert sie, schreibt ein Manuskript und führt sogar Peer-Reviews durch. Der KI-Wissenschaftler kann in einer offenen Schleife arbeiten und auf seinen früheren wissenschaftlichen Entdeckungen aufbauen, um die nächste Generation von Ideen zu verbessern. Intelligenz existiert also in der gesamten Biosphäre, Mutter Erde oder Gaia. Sie wächst und entwickelt sich weiter. Manche Menschen stellen sich sogar eine Welt vor, in der Computer und andere Maschinen ein Bewusstsein entwickeln und sich ihrer selbst bewusst werden.

Während die einen dies als existenzielle Bedrohung für die Menschheit ansehen, stellen sich andere eine positivere Zukunft vor. Vielleicht können unsere KI-gesteuerten Maschinen ein Bewusstsein entwickeln und dabei von Menschen und anderen Lebewesen lernen. Vielleicht können sie dieses Bewusstsein mit allen empfindungsfähigen Organismen teilen, um eine harmonische Menschheit und eine wirklich tiefe Ökologie aufzubauen.

Anmerkungen

1 Smith, R.E. Ballaststoffe, das Darmmikrobiom und Gesundheit. Es gibt eine unbestreitbare Verbindung zwischen dem Gehirn, dem Darm und dem Immunsystem. Meer, 9 March, 2023.
2 Smith, R.E. Unser zweites Gehirn. Das enterische Nervensystem und das Darmmikrobiom. Meer, 20 Jan., 2023.
3 Jacob, E.B. et al. Bacterial linguistic communication and social intelligence. TRENDS in Microbiology, Vol. 12, 2004, p. 366-372.
4 Kippenberger, S. et al. Learning in the single-cell organism Physarum polycephalum: effect of propofol. International Journal of Molecular Sciences, Vol. 24.7, 2023p. 6287. IJMS, Free Full-Text.
5 Segundo‐Ortin, M. & Paco, C. Consciousness and cognition in plants. Wiley Interdisciplinary Reviews: Cognitive Science, Vol. 13.2, p. e1578, 2022. - WIREs Cognitive Science - Wiley Online Library.
6 Smith, R.E. Las plantas se comunican a través de una red subterránea de hongos. Meer, 17 June, 2022.
7 Simard, S.W. Mycorrhizal networks facilitate tree communication, learning, and memory. Memory and Learning in Plants. Springer, Cham, 2018. 191-213.
8 Kessler, A. & Mueller, M.B. Induced resistance to herbivory and the intelligent plant. Plant Signaling & Behavior, Vol. 19.1, article 2345985, 2024. Full article.
9 Legg, S. & Hutter, M. A collection of definitions of intelligence. Frontiers in Artificial Intelligence and Applications, vol. 157, 17, 2007. Advances in Artificial General Intelligence: Concepts, Architectures and ... - Google Books.
10 Lyu, D. et al. Plant holobiont theory: the phytomicrobiome plays a central role in evolution and success. Microorganisms vol. 9.4, 675, 2021. Microorganisms, Free Full-Text.
11 Vernier, Cassondra L., et al. The gut microbiome defines social group membership in honey bee colonies. Science Advances, Vol. 6.42, eabd3431, 2020.
12 Couzin, I.D. Collective cognition in animal groups. Trends in Cognitive Sciences, Vol. 13.1, 36-43, 2009.
13 Holland, R.A. et al. How and why do insects migrate?. Science, Vol. 313.57, 794-796, 2006.
14 Slijepcevic, P. Principles of cognitive biology and the concept of biocivilisations. Biosystems. Vol. 235, 105109, 2024. ScienceDirect.
15 Oluwaseun, S. 10 Stages of AI: A Journey from Simple Rules to Cosmic Consciousness, 2023, by Sanu Oluwaseun, Medium.
16 Lu, C. et al. The AI Scientist: Towards Fully Automated Open-Ended Scientific Discovery. arXiv preprint.