Интересный факт дня: Слизь может принимать решения

Новое исследование показало, что Physarum polycephalum, также известный как многоголовая слизистая плесень, использует свое тело, чтобы физически ощущать окружающую среду, прежде чем принять решение о том, куда он хочет отправиться. Это последний из впечатляющего списка способов, которыми одноклеточный организм поразил наше сознание за последнее время.

"Люди все больше интересуются Physarum, потому что у него нет мозга, но он все еще может выполнять множество действий, которые мы ассоциируем с мышлением", - сказал нейробиолог Нироша Муруган из Университета Алгомы в Канаде.

"Выяснение того, как протоинтеллектуальная жизнь справляется с подобными вычислениями, дает нам больше понимания основ познания и поведения животных, включая наше собственное2.

P. polycephalum - любопытный маленький организм. На самом деле это вовсе не грибок; ни животное, ни растение. Он принадлежит протистскому королевству - практически всему, что не принадлежит трем другим королевствам. Он живет в темных и влажных средах, таких как лесные подстилки, помогая разложению органических веществ и перерабатывая их обратно в пищевую сеть.

Physarum начинает свою жизнь как множество отдельных клеток, каждая из которых имеет собственное ядро. Эти клетки сливаются, образуя плазмодий, большую одиночную клетку, содержащую миллионы или даже миллиарды ядер, плавающих в цитоплазматической жидкости. Это вегетативный этап жизни, на котором протист передвигается, питается и растет.

Это также стадия, на которой P. polycephalum проявляет любопытное поведение. Ученые наблюдали, как он решает лабиринты и запоминает новые вещества в течение нескольких месяцев . Он также может запоминать места, в которых раньше находил пищу , и делиться воспоминаниями с другими каплями слизистой плесени . Это невероятно для человека, у которого нет мозга или нервной системы.

В большинстве предыдущих исследований использовались какие-то стимулы, такие как химические вещества, которые не нравились протистам, свет или пищевое вознаграждение. Муруга и ее команда хотели знать, как P. polycephalum принимает решения в отсутствие этих сигналов, основываясь исключительно на своей физической среде, поэтому они разработали эксперимент, чтобы выяснить это.

Они поместили образцы P. polycephalum в чашки Петри на гель простого агара. С одной стороны чашки помещался единственный небольшой стеклянный диск. С другой стороны, три стеклянных диска были помещены вместе, бок о бок. Посуду поместили в темную комнату - предпочтительный режим освещения для слизистой плесени - и предоставили им самим.

В течение первых 12 часов или около того P. polycephalum росли равномерно во всех направлениях. Затем, к 24-часовой отметке, все 70 процентов образцов выросли в сторону трех дисков вместо одного.

Harvard University

Дальнейшие эксперименты выявили еще больше странностей. Когда три диска были сложены друг на друга, а не бок о бок, слизистая плесень потеряла свое предпочтение, разрастаясь в одну или другую сторону примерно с одинаковой скоростью. Это, казалось, означало, что не только масса, которая является причиной предпочтения слизистой плесени трем расположенным рядом дискам.

Дополнительный фактор был выявлен компьютерным моделированием. При размещении рядом друг с другом на упругом агаровом геле три диска деформировали гель иначе, чем при размещении стопкой, подобно тому, как три гири, помещенные рядом друг с другом на батуте, вызовут другую картину деформации, чем сложенная гиря. .

Ученые определили, что эта структура штаммов в агаровом геле - это то, к чему стремится P.

"Представьте, что вы едете по шоссе ночью и ищете город, в котором можно остановиться. Вы видите два разных варианта расположения света на горизонте: одну яркую точку и группу менее ярких точек. чем ярче, группа точек освещает более широкую область, которая с большей вероятностью указывает на город", - сказал инженер Ричард Новак из Института Висса.

"Образцы света в этом примере аналогичны образцам механической деформации, создаваемой различным расположением массы в нашей модели".

Учитывая, что P. polycephalum не имеет нервной системы, следующий вопрос, естественно, заключался в том, как слизистая плесень может улавливать эту картину деформации. Как выясняется, это связано с движением организма и внутренней связью.

Цитоплазма внутри P. polycephalum не статична, а движется импульсами. Стенки его вен сокращаются, чтобы действовать как перистальтический насос, выталкивая жидкость из одной области в другую. У других животных, таких как млекопитающие, в клеточных мембранах есть молекулы, называемые белками TRP, которые могут обнаруживать растяжение.

Итак, исследователи решили дать P. polycephalum блокатор TRP, чтобы посмотреть, что произойдет.

Конечно, протист потерял способность различать один стеклянный диск и три стеклянных диска рядом. В новом испытании 71 процент образцов переместился в обе стороны чашки Петри. Это говорит о том, что внутри P. polycephalum задействовано что-то вроде белков TRP .

"Наше открытие использования этой слизистой плесени биомеханики для исследования окружающей среды и реакции на нее подчеркивает, насколько рано эта способность появилась у живых организмов и насколько тесно связаны интеллект, поведение и морфогенез", - сказал биолог Майк Левин из Института Висса.

"Эта работа в Physarum предлагает новую модель ... для изучения способов, которыми эволюция использует физику для реализации примитивного познания, которое управляет формой и функциями".

Напомним, ранее сообщалось, что слизь помогла понять тайну Вселенной.

Источник