הודות לכישוריהם ההנדסיים המרשימים הצליחו החיידקים להעשיר את האטמוספרה בחמצן החיוני לחיים, והפכו את הקרקע והמים לפוריים. כתוצאה מפעילותם ארוכת השנים נוצרה הביוספרה התומכת בכל החיים על פני כדור הארץ.

גם אחרי ארבעה מיליארדי שנים, קיומם של כל האורגניזמים הגבוהים, כולל האדם, עדיין תלוי בידע הייחודי וביכולתם של החיידקים להפוך חומר אי-אורגני דומם לחומר אורגני חי. עם כל הידע המדעי וההתקדמות הטכנולוגיות שלנו, עדיין נעלמות מאתנו הדרכים שבהן פועלים החיידקים כ"שדי מקסוול" כנגד החוק השני של תרמודינמיקה, ואנו תלויים בהם לקיומנו. על כן החיידקים הם ידידינו הטובים ביותר.

אולם, כידוע, אותם ידידים טובים הם גם אויבינו המרים ביותר. במאמצנו המתמשך לשחרר את המין האנושי ממכת המחלות החיידקיות הזיהומיות, שגרמו במהלך ההיסטוריה למותם של עשרות מיליוני אנשים, נראה כאילו בא מזור לצרותינו עם גילוי האנטיביוטיקה. אולם, התברר שחגיגת הניצחון הייתה מוקדמת מדי. יצרנו בעיה בריאותית כלל עולמית: החיידקים מוצאים דרך להתגבר על האנטיביוטיקה. השתמשנו בה, ואנו ממשיכים בזה, מבלי שנתנו את הדעת לאינטליגנציה החברתית שלהם ולהתנהגותם השיתופית, המאפשרות להם ללמוד מהניסיון כדי לפתור בעיות ואף להעביר את הניסיון הנלמד לחיידקים אחרים. התוצאה היא שאנו עדים כעת "לתחיית המתים" של חיידקים קטלניים שהאמנו כי נעלמו מזמן מחיינו. אלא שכעת הם באים חמושים בעמידות נגד סוגים רבים אנטיביוטיקה, ואין אנו יכולים להמציא סוגים חדשים במהירות הדרושה. אם ברצוננו לגבור עליהם, עלינו לפתח אסטרטגיות חדשות. לשם כך עלינו להבין תחילה שהחיידקים אינם יצורים פשוטים ומוגבלים ביכולתם שראו בהם בביולוגיה וברפואה עד כה.

התפיסה שחיידקים הם אורגניזמים פשוטים הפועלים ביחידות נובעת משנים של ניסויי מעבדה שבהם גודלו בצלוחיות עתירות מזון בתנאים נוחים. מסתבר שבתנאים קשים, כמו אלה שהם פוגשים בטבע, פועלים יצורים רבי-תושייה אלה כצוות מלוכד ומפיקים מכך יתרונות רבים. כך הם מצליחים למצוא מזון ואנרגיה בכל סביבה כמעט, ממעמקי קרום כדור הארץ ועד כורים גרעיניים, מקרחוני-עד ועד מעיינות גפרית לוהטים. התחלנו לקלוט שיצורים בסיסיים אלה הם חיות שיתופיות ופיקחיות המקיימות תקשורת מתקדמת וחיי חברה מורכבים בקהילותיהן, המונות מיליארדי פרטים, כל אחת. כדי להתמודד עם תנאי הסביבה המשתנים, החיידקים שולפים מה"מחסנים" אסטרטגיות מתוחכמות של שיתוף פעולה. אחד הביטויים של אסטרטגיות אלה הוא מגוון הצורות המורכבות שלובשות מושבותיהם בתנאים שונים, צורות המאפשרת להם לתפקד ביתר יעילות בתנאים הנתונים. כך למשל, בנוכחות אנטיביוטיקה, הם גדלים בצורה המקריבה חלק מן המושבה כדי להגן על חלקה האחר ולהבטיח את המשך קיומה. נראה שיש להם מין זיכרון שיתופי של אסטרטגיות הישרדות שננקטו בעבר, והם שולפים אותו בשעת הצורך. יחד, הם יודעים "לקרוא" את הסביבה, "לדבר" זה עם זה, לחלק תפקידים, לייצר זיכרונות חדשים ולהפוך את המושבה ל"מוח" ענקי המסוגל לעבד מידע, ללמוד מהניסיון, ואולי אפילו ליצור גנים חדשים כדי להיטיב להתמודד עם אתגרים חדשים.

במאמר זה אנו חוזרים אל הגותו של שרדינגר על דרישות היסוד לחיים ובוחנים אותה לאור תצפיותינו החדשות על התארגנות עצמית של חיידקים ויצירת מבנים מורכבים, וכן ההבנה החדשה על הדינמיקה של רשתות גנים. הקריטריון של שרדינגר לחיים היה צריכת אנטרופיה שלילית. אנו ממשיכים משם ומציעים כי, נוסף על "אנטרופיה שלילית", יצורים חיים גם משתמשים ב"מידע כמוס" הנמצא במורכבות הסביבה, כלומר בדפוסי מרחב וזמן לא אקראיים. אנו טוענים שכל היצורים החיים, כולל חיידקים, מסוגלים לחוש את הסביבה ולבצע בתוך עצמם תהליכי עיבוד של המידע בכלים ביואינפורמטיים.

שרדינגר סבר שנחוצה פיזיקה חדשה כדי להסביר כיצד המידע הגנטי מיתרגם לתא מתפקד. כיום סבורים שהבעיה פתורה, וכי בעידן הטרום-דנ"א של הביולוגיה המולקולרית, שבו חי שרדינגר, פשוט חסר לו מידע. מקובל לחשוב שאין צורך בחוקי פיזיקה חדשים כדי להסביר את ההתפתחות האונטוגנטית התאית. אנו סבורים אחרת, וטוענים שעם כל התגליות החדשות על הדינמיקה והפלסטיות של רשתות גנים, עדיין אין ביכולתנו לתת הסבר מספק למערכות חיות – חסרים לנו כמה עקרונות של התארגנות עצמית במערכות פתוחות כדי להבין איך ליצור ממרכיבי התא "מכונה" פועלת מבוססת-מידע, או מערכת קיברנטית.

אנו ממשיכים בתיאור קצר של מכונות תרמודינמיות ומשווים אותן למכונות ביוטיות. אנו מסבירים את התפקיד המיוחד שממלא ה-ATP כמטבע האנרגיה – הזנת אנרגיה לדרגות חופש ברמת המיקרו לפי המידע האגור. אנו מציגים את הרעיון שמכונות ביוטיות הן מכונות המונעות במידע, ושיש לראותן כמקבילות למערכות מורכבות הבנויות משילוב מערכות עיבוד מידע ומכונות תרמודינמיות מעשה ידי אדם. האחרונות מורכבת ממנוע (המספק עבודה) ומשאבה (שיכולה להוריד את האנטרופיה). שתיהן נשלטות על ידי מערכת עיבוד המידע. המכונה הביוטית יכולה לייצר מידע חדש, לייחס משמעות הקשרית למידע שנאסף ולשנות את המבנה שלה בהתאם למשימה שעליה לבצע, ולכן יש לראות בהן מערכות קיברנטיות.

דוגמאות של תבניות הסתעפות שונות הנוצרות במהלך ההתפתחות של מושבות חיידקים.
מושבות אמיתיות משמאל ומושבות מסימולציה של מודל מימין.