Безмозглая слизистая плесень справляется с трудными задачами

Группа ученых под руководством специалистов из Университета Алгомы (Онтарио, Канада) изучила эволюцию мозга на необычном образце: в качестве модельного объекта были взяты слизистые плесени Physarum Polycephalum.

В современной таксономии эти организмы относятся к таксону простейших и являются одними из самых старых, населяющих Землю.

Часто встречаются во влажных лесных районах и гниющей древесине; в просторечии их называют «слизистой плесенью». Организм давно привлекает 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 гриб. У него нет мозга, но он способен учиться: если объединить два сгустка, каждый передаст свои знания другому », — сказал Бруно Давид, директор Парижского музея естественной истории.

В новой работе ученые разместили слизистые формы в центре чашек Петри, покрытых полуэластичным агаровым гелем. Один или три небольших стеклянных диска помещали поверх геля с противоположных сторон каждой чашки.

Организмам давали возможность свободно расти в темноте в течение 24 часов, а затем исследовательская группа проанализировала характер роста.

В течение первых 12-14 часов слизистая плесень двигалась равномерно во всех направлениях, но затем каждый из образцов «выбросил» особенно длинную ветвь, которая в 70% случаев тянулась по поверхности геля в направлении трех дисков. .

Диски символизировали материал, потенциально интересный для тела как место жизни, но оставалось неясным, как он может перемещаться по местности, не зная об этом заранее.

Эксперименты проводились с несколькими переменными, показывающими различия в поведении слизистой плесени. Если бы три диска были уложены друг на друга, слизистая форма потеряла бы способность видеть тройственность и реагировала бы на нее так же, как на одиночный диск.

Это наблюдение позволило выяснить, что масса с точки зрения Physarum характеризуется некоторыми другими факторами.

Недостающий кусок головоломки был найден с помощью компьютерного моделирования, которое показало, что в зависимости от расположения дисков их масса относительно поверхности геля изменяется из-за различных комбинаций силы, напряжения и деформации.

Объясняя эти результаты более понятным для широкой публики 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 свет более интенсивен, группа освещает более широкую территорию, и именно здесь, скорее всего, расположен город. Свет в этом случае аналогичен образцам механической деформации, создаваемой различным расположением масс в нашей модели.

«Наши эксперименты подтвердили, что Physarum может физически ощущать их и принимать решения, основываясь не только на интенсивности сигнала, но и на уже существующих знаниях и шаблонах».

Это исследование также подтверждает, что механические силы играют такую ​​же важную роль в контроле поведения и развития клеток, как химические вещества и гены.

Процесс «механочувствительности», обнаруживаемый у этого простого и безмозглого организма, удивительно похож на процесс, наблюдаемый у всех видов, включая человека.

Понимание того, как примитивные существа используют биомеханическую информацию для принятия решений, позволяет нам проследить эволюционный путь нейронов в многоклеточных организмах, а также помогает лучше понять наши собственные тела и мозг.