(Nirosha Murugan, Levin-Labor, Tufts University und Wyss Institute an der Harvard University) Ein glitschiger gelber Schleim, der im feuchten Unterholz lebt, stellt weiterhin unser Verständnis davon auf die Probe, was es bedeutet, Entscheidungen zu treffen.
Physarum polycephalum Neue Forschungsergebnisse haben ergeben, dass der Schleimpilz, auch bekannt als der vielköpfige Schleimpilz, seinen Körper nutzt, um seine Umgebung physisch zu spüren, bevor er eine Entscheidung darüber trifft, wohin er gehen möchte. Es ist das Neueste in einer beeindruckenden Liste von Wie der einzellige Organismus uns umgehauen hat in letzter Zeit.
„Die Leute interessieren sich immer mehr dafür Physarum weil es kein Gehirn hat, aber dennoch viele der Verhaltensweisen ausführen kann, die wir mit Denken assoziieren“, sagte die Neurowissenschaftlerin Nirosha Murugan der Algoma University in Kanada.
„Wenn wir herausfinden, wie protointelligentes Leben diese Art von Berechnungen durchführen kann, erhalten wir einen besseren Einblick in die Grundlagen der Wahrnehmung und des Verhaltens von Tieren, einschließlich unseres eigenen.“
P. polycephalum ist ein neugieriger kleiner Organismus. Es handelt sich eigentlich überhaupt nicht um einen Pilz; es ist auch kein Tier oder eine Pflanze. Es gehört zum Protist Königreich - im Grunde alles, was nicht zu den anderen drei Königreichen gehört. Es lebt in dunklen, feuchten Umgebungen wie Waldböden und hilft bei der Zersetzung organischer Stoffe und deren Rückführung in das Nahrungsnetz.
Physarum beginnt sein Leben als viele einzelne Zellen, jede mit ihrem eigenen Zellkern. Diese Zellen verschmelzen zum Plasmodium, einer großen Einzelzelle, die Millionen oder sogar Milliarden von Kernen enthält, die in einer zytoplasmatischen Flüssigkeit schwimmen. Dies ist die vegetative Phase des Lebens, in der sich der Protist bewegt, ernährt und wächst.
Es ist auch die Phase, in der P. polycephalum zeigt einige merkwürdige Verhaltensweisen. Wissenschaftler haben es beobachtet Labyrinthe lösen , Und Ich erinnere mich monatelang an neue Substanzen . Es kann sich auch Orte merken in dem es zuvor Nahrung gefunden hat , Und Teilen Sie Erinnerungen mit anderen Schleimpilzklecksen . Das ist ziemlich unglaublich für etwas, das weder ein Gehirn noch ein Nervensystem hat.
Bei den meisten früheren Untersuchungen ging es um irgendeine Art von Anreiz, etwa um eine Chemikalie, die der Protist nicht mochte, um Licht oder um eine Essensbelohnung. Muruga und ihr Team wollten wissen, wie P. polycephalum trifft Entscheidungen in Abwesenheit dieser Hinweise ausschließlich auf der Grundlage seiner physischen Umgebung. Deshalb haben sie ein Experiment entworfen, um das herauszufinden.
(Nirosha Murugan, Levin-Labor, Tufts University und Wyss Institute an der Harvard University)
Sie platzierten Proben von P. polycephalum in Petrischalen, auf einem Gel aus einfachem Agar. Auf einer Seite der Schale wurde eine einzelne kleine Glasscheibe platziert. Auf der anderen Seite wurden drei Glasscheiben nebeneinander platziert. Das Geschirr wurde in einen dunklen Raum gestellt – die bevorzugte Lichteinstellung des Schleimpilzes – und sich selbst überlassen.
In den ersten 12 Stunden oder so P. polycephalum wuchs gleichmäßig in alle Richtungen. Dann, bis zur 24-Stunden-Marke, waren 70 Prozent der Proben alle in Richtung der drei Scheiben gewachsen und nicht in Richtung einer einzigen.
Weitere Experimente brachten noch mehr Kuriositäten zutage. Wenn die drei Scheiben übereinander und nicht nebeneinander gestapelt wurden, verlor der Schleimpilz seine Vorliebe und wuchs in etwa gleich schnell zur einen oder anderen Seite. Dies schien darauf hinzudeuten, dass es nicht allein die Masse war, die den Schleimpilz dazu veranlasste, die drei nebeneinander liegenden Scheiben zu bevorzugen.
Der zusätzliche Faktor wurde durch Computermodellierung ermittelt. Wenn sie nebeneinander auf das federnde Agar-Gel gelegt werden, verformen die drei Scheiben das Gel anders als wenn sie in einem Stapel platziert werden, ähnlich wie drei nebeneinander auf einem Trampolin platzierte Gewichte ein anderes Belastungsmuster hervorrufen als ein gestapeltes Gewicht .
Das Team stellte fest, dass dieses Belastungsmuster im Agar-Gel der Grund dafür ist P. polycephalum bewegt sich in Richtung.
„Stellen Sie sich vor, Sie fahren nachts auf der Autobahn und suchen nach einer Stadt, in der Sie anhalten können. Am Horizont sehen Sie zwei unterschiedliche Lichtanordnungen: einen einzelnen hellen Punkt und eine Ansammlung weniger heller Punkte. „Während der einzelne Punkt heller ist, beleuchtet die Punktgruppe einen größeren Bereich, der eher auf eine Stadt hinweist“, sagte Ingenieur Richard Novak des Wyss-Instituts.
„Die Lichtmuster in diesem Beispiel sind analog zu den Mustern mechanischer Belastung, die durch unterschiedliche Massenanordnungen in unserem Modell erzeugt werden.“
(Nirosha Murugan, Levin-Labor, Tufts University und Wyss Institute an der Harvard University)
Angesichts dessen P. polycephalum Da der Schleimpilz kein Nervensystem besitzt, war die nächste Frage natürlich: Wie kann der Schleimpilz dieses Belastungsmuster wahrnehmen? Wie sich herausstellt, hat es mit der Bewegung und der inneren Kommunikation des Organismus zu tun.
Das Zytoplasma im Inneren P. polycephalum ist nicht statisch, sondern bewegt sich in Impulsen. Die Wände seiner Venen ziehen sich zusammen und wirken wie eine peristaltische Pumpe, die die Flüssigkeit von einer Region in eine andere drückt. Andere Tiere, wie zum Beispiel Säugetiere, haben in ihren Zellmembranen Moleküle namens TRP-Proteine, die Dehnungen erkennen können.
Also beschlossen die Forscher zu geben P. polycephalum einen TRP-Blocker, um zu sehen, was passieren würde.
Tatsächlich verlor der Protist seine Fähigkeit, zwischen einer Glasscheibe und drei Glasscheiben nebeneinander zu unterscheiden. In einem neuen Versuch bewegten sich 71 Prozent der Proben zu beiden Seiten der Petrischale. Dies deutet darauf hin, dass im Inneren so etwas wie TRP-Proteine im Spiel sind P. polycephalum .
„Unsere Entdeckung, dass dieser Schleimpilz die Biomechanik nutzt, um seine Umgebung zu erforschen und auf sie zu reagieren, unterstreicht, wie früh sich diese Fähigkeit in lebenden Organismen entwickelt hat und wie eng Intelligenz, Verhalten und Morphogenese miteinander verbunden sind.“ sagte der Biologe Mike Levin des Wyss-Instituts.
„Diese Arbeit in.“ Physarum bietet ein neues Modell … um die Art und Weise zu erforschen, wie die Evolution die Physik nutzt, um primitive Erkenntnisse zu implementieren, die Form und Funktion steuern.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Fortgeschrittene Werkstoffe .