(Carolina Biological Supply Company/Flickr/CC BY-NC-ND 2.0) Se voi olla yksisoluinen organismi, mutta limahome Physarum polycephalum on melko kiehtovia temppuja sen kauniissa keltaisissa hihoissa. Nyt uusi tutkimus on havainnut, että se näyttää 'muistavan', mistä se aiemmin löysi ravinnonlähteitä - jopa ilman aivoja tai hermostoa.
Tämä voisi auttaa selittämään, kuinka verkkoorganismit eivät voi vain elää, vaan menestyä monimutkaisissa ympäristöissä, tutkijat sanoivat - ja se voisi myös olla avain ymmärtämään muistin muodostumismekanismeja tällaisissa lajeissa.
P. polycephalum on yksi omituisimmista elämänmuodoista maan päällä. Se ei ole kasvi, eläin tai sieni, vaan monimutkainen yksisoluinen ameebalaji. protisti valtakunta (ikään kuin kaiken kattava ryhmä kaikelle, jota ei voida siististi luokitella kolmessa muussa valtakunnassa).
Varhain elinkaarensa aikana, P. polycephalum on olemassa yhtenä soluna, jossa on yksi ydin, mutta myöhemmin se sulautuu muihin soluihin muodostaen valtavan yksittäisen solun, jonka sisällä on miljoonia ytimiä.
Tämä on plasmodium-vaihe, ja organismi voi kasvaa kattamaan jopa useita neliömetriä. Sen runko koostuu monimutkaisesta toisiinsa yhdistettyjen putkien verkostosta, jonka puristaminen synnyttää virtauksen eri alueiden välillä. Tämä verkko voi nopeasti kasvaa ja organisoida itsensä uudelleen maksimoidakseen ympäristönsä käytön.
Physarum plasmodium. (Carolina Biological Supply Company/Flickr/CC BY-NC-ND 2.0)
Vuonna 2000 japanilainen tutkija Toshiyuki Nakagaki RIKENistä havaitsi sen P. polycephalum pystyi yksinkertaisen sokkelon ratkaiseminen päästäkseen ruokalähteeseen. Sittemmin tiedemiehet ovat löytäneet useita älykkäitä käyttäytymismalleja, kuten kykyä toimia tehokkaastiratkaista Travelling Salesman -ongelman, ja'muistaa' aineita.
Biologiset fyysikot Mirna Kramar ja Karen Alim Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization -instituutista Saksasta ovat viimeisimmässä tempussaan havainneet, P. polycephalum käyttää kehonsa arkkitehtuuria tallentaakseen muistoja siitä, mistä se on aiemmin löytänyt ruokaa.
'Seurailimme organismin migraatio- ja ruokintaprosessia ja havaitsimme ravinnonlähteen selvän jäljen verkoston paksumpien ja ohuempien putkien kuvioon pitkään ruokinnan jälkeen.' Alim selitti .
'Annetaan P. polycephalum Yrityksen erittäin dynaaminen verkon uudelleenorganisointi, tämän jäljen pysyminen herätti ajatuksen, että verkkoarkkitehtuuri itse voisi toimia muistona menneisyydestä. Meidän täytyi kuitenkin ensin selittää jäljen muodostumisen takana oleva mekanismi.
Mikroskooppisten havaintojen avulla he tutkivat huolellisesti, kuinka organismi asettui ravinnonlähteen ympärille. Sitten he käyttivät teoreettista mallintamista ymmärtääkseen, mitä limamuotin sisällä tapahtui tuon prosessin aikana.
He päättelivät, että ruoan lähteen löytäminen laukaisee kemikaalin vapautumisen, joka paikallisesti pehmentää putken seinämää ruoan paikassa. Tämä laukaisee sitten putket laajentumaan ja levenemään, mikä nopeuttaa virtausta limamuotin sisällä paikalle.
Kemikaali ilmoittaa myös koko eliölle, mistä ruoka löytyy, jotta se voi siirtyä kohdetta kohti ja keskittyä ruokimiseen.
P. polycephalum voi imeä takaisin kehonsa osia, jos se venyttää tutkimusputkia alueelle, joka on epäystävällinen tai ei sisällä mitään kiinnostavaa. Mutta kun se on löytänyt ja syönyt ravitsevan aterian, nuo paksut putket pysyvät paikoillaan, jotta se voi palata nopeasti paikalleen, jos ruokaa ilmaantuisi uudelleen, tutkijat havaitsivat.
'Asteittainen pehmeneminen on paikka, jossa aikaisempien ravintolähteiden olemassa olevat jäljet tulevat esiin ja missä tietoa tallennetaan ja haetaan.' Kramar sanoi .
'Aiemmat syöttötapahtumat on upotettu putkien halkaisijoiden hierarkiaan, erityisesti paksujen ja ohuiden putkien järjestelyyn verkossa. Nyt kuljetettavalle pehmentävälle kemikaalille verkon paksut putket toimivat liikenneverkoissa valtateinä, mikä mahdollistaa nopean kuljetuksen koko organismin läpi. Verkkoarkkitehtuuriin jääneet aikaisemmat kohtaamiset vaikuttavat päätökseen siirtymisen tulevasta suunnasta.
Tämä ei ole täysin erilainen kuin ihmisen aivot toimivat. On oltava varovainen vedettäessä rinnastuksia limahomeen ja ihmisen aivojen välillä, mutta on olemassa mielenkiintoisia yhtäläisyyksiä, jotka voivat auttaa meitä ymmärtämään, kuinka tiedon koodaus toimii erityyppisissä organismeissa.
Tässä tapauksessa synapsit, jotka lähettävät tietoa neuronien välillä, vahvistua, kun opimme ja vahvistuvat mitä enemmän käytämme niitä, mutta voivat heiketä, jos emme käytä - epämääräisesti muistuttavat limamuotin putkia, jotka paksunevat kiinnostavissa paikoissa, mutta kuolevat pois tai imeytyvät takaisin, jos niiden läsnäolo ei ole enää hyödyllinen elimistöön.
'On huomattavaa, että organismi luottaa niin yksinkertaiseen mekanismiin ja silti hallitsee sitä niin hienosäädetyllä tavalla.' Alim sanoi .
'Nämä tulokset muodostavat tärkeän palapelin tämän muinaisen organismin käyttäytymisen ymmärtämisessä ja viittaavat samalla käyttäytymisen taustalla oleviin universaaleihin periaatteisiin. Suunnittelemme löydöillemme mahdollisia sovelluksia älykkäiden materiaalien suunnittelussa ja pehmeiden robottien rakentamisessa, jotka navigoivat monimutkaisissa ympäristöissä.
Tutkimus on julkaistu v PNAS .