Рейтинг@Mail.ru
Поиск
x
Наука

Безмозглая слизистая плесень умеет справляться со сложными задачами

Анастасия Баринова
19 июля 2021
Physarum-spatial-decision-making-growth-in-petri-dish.jpg
Фото: Nirosha Murugan, Levin lab, Tufts University/Wyss Institute/Harvard University
Одноклеточный организм не перестает удивлять ученых.

Группа ученых под руководством специалистов университета Алгомы (канадская провинция Онтарио) изучала эволюцию мозга на необычном образце: в качестве модельного объекта были взяты слизевики Physarum Polycephalum. Эти организмы в современной систематике относятся к таксону простейших и входят в число древнейших, населяющих Землю.

Их часто можно встретить на влажных лесных участках и гниющей древесине; в просторечии люди называют их «слизистой плесенью». Организм давно привлек внимание ученых своими странными свойствами.

«Это живое существо, которое является загадкой природы. Мы точно знаем, что это не растение, но на самом деле не знаем, животное это или грибок. У него нет мозга, но он способен учиться: если вы объедините два сгустка, каждый передаст свои знания другому», – Бруно Давид, директор Парижского музея естественной истории.

В новой работе ученые поместили слизевиков в центр чашек Петри, покрытых полуэластичным агаровым гелем. Поверх геля с противоположных сторон каждой чашки располагались один или три небольших стеклянных диска. Организмам было позволено свободно расти в темноте в течение 24 часов, а затем научная группа анализировала характер роста. 

В течение первых 12–14 часов слизистая плесень продвигалась равномерно во всех направлениях, но затем каждый из образцов «выбрасывал» особенно длинную ветвь, которая тянулась над поверхностью геля в направлении трех дисков в 70% случаев. Диски символизировали материал, потенциально интересный организму в качестве места жизни, но оставалось непонятным, как он смог сориентироваться на местности без предварительных знаний о ней.

Physarum.jpg
Nirosha Murugan, Levin lab, Tufts University/Wyss Institute/Harvard University

Были проведены эксперименты с несколькими переменными, показавшими различия в поведении слизевика. Если три диска были сложены друг на друга, организм терял способность видеть тройственность, и реагировал на него так же, как и на одиночный диск. Это наблюдение позволило выяснить, что масса с точки зрения Physarum характеризуется какими-то иными факторами.

Недостающий фрагмент головоломки был найден с помощью компьютерного моделирования, которое показало, что в зависимости от расположения дисков их масса по отношению к поверхности геля меняется из-за разного сочетания силы, напряжения и деформации. Поясняя эти выводы более понятным для широкой общественности примером, ученые говорят

«Представьте, что вы едете по шоссе ночью и ищете город, в котором можно остановиться. Вы видите два разных источника света на горизонте: одну яркую точку, и группу менее ярких точек. Хотя одиночный огонь интенсивнее, но группа освещает более широкую область, и именно там, вероятнее всего, расположен город. Свет в данном случае аналогичен образцам механической деформации, создаваемой различным расположением масс в нашей модели. Наши эксперименты подтвердили, что Physarum может их физически ощущать и принимать решения, основываясь не просто на интенсивности сигнала, а на уже имеющихся знаниях, шаблонах».

Это исследование еще раз подтверждает, что механические силы играют такую же важную роль в контроле поведения и развития клеток, как химические вещества и гены. Процесс «механочувствительности», обнаруженный в этом простом и лишенном мозга организме, удивительно похож на то, что наблюдается у всех видов, включая людей. Понимание того, как примитивные существа используют биомеханическую информацию для принятия решений, позволяет проследить эволюционный путь появления нейронов у многоклеточных организмов, и также поможет лучше понять наши собственные тела и мозг.

рекомендации
Планета Земля

Три космостанции отходов и другие причины выбрать товары с экомаркировкой

Горы

Восхождение на Килиманджаро: самое интересное приключение в Африке

Фотоаппарат generic icon

Как прошел наш фототур в Дагестан