Φανταστείτε ότι περπατάτε σε ένα δάσος και κυλάτε με το πόδι σας σε έναν πεσμένο κορμό δέντρου. Απλώνεται στην κάτω πλευρά, υπάρχει κάτι υγρό και κίτρινο – σαν κάτι που μπορεί να έχετε φτερνιστεί, αν αυτό ήταν κίτρινο μπανάνας και εξαπλώθηκε σε τακτοποιημένα κλαδιά fractal.
Αυτό που εξετάζετε είναι το σχήμα του πλασμωδίου Vesarum polycephalumΠολύχρωμο μούχλα λάσπης. Όπως και άλλα καλούπια λάσπης που βρίσκονται στη φύση, παίζει σημαντικό οικολογικό ρόλο, βοηθώντας στην αποσύνθεση οργανικής ύλης για ανακύκλωση στον ιστό των τροφίμων.
Αυτός ο παράξενος μικρός οργανισμός δεν έχει εγκέφαλο ή νευρικό σύστημα – το φωτεινό κίτρινο σώμα του είναι απλώς ένα μόνο κύτταρο. Αυτά τα είδη μούχλας λάσπης έχουν αναπτυχθεί, σχεδόν αμετάβλητα, για ένα δισεκατομμύριο χρόνια στους υγρούς, σάπιους βιότοπους τους.
Και την τελευταία δεκαετία, ο τρόπος που σκεφτόμαστε τη γνώση και την επίλυση προβλημάτων έχει αλλάξει.
«Νομίζω ότι είναι το ίδιο είδος επανάστασης που συνέβη όταν οι άνθρωποι συνειδητοποίησαν ότι τα φυτά μπορούσαν να επικοινωνούν μεταξύ τους», λέει ο βιολόγος Audrey Dussautur του Εθνικού Κέντρου Επιστημονικής Έρευνας της Γαλλίας.
«Ακόμα και αυτά τα μικροσκοπικά μικρόβια μπορούν να μάθουν. Σας δίνει λίγη ταπεινότητα».
P. Πολλαπλή κεφαλή στο φυσικό του περιβάλλον. (KayD / iNaturalist, CC BY-NC)
P. Πολλαπλή κεφαλή – Ο Dussutour έχει το ψευδώνυμο “The Blob” – δεν είναι ακριβώς σπάνιο. Μπορούν να βρεθούν σε σκοτεινά, υγρά και δροσερά περιβάλλοντα ως απορρίμματα φύλλων στο δάπεδο του δάσους. Είναι επίσης πολύ περίεργο. Αν και το ονομάζουμε «μούχλα», στην πραγματικότητα δεν είναι μύκητας. Δεν είναι επίσης ζώο ή λαχανικό, αλλά μέλος του Πρώτου Βασιλείου – ένα είδος γενικής ομάδας οτιδήποτε δεν μπορεί να κατηγοριοποιηθεί με ακρίβεια στα άλλα τρία βασίλεια.
Ξεκινά τη ζωή του όσο πολλά μεμονωμένα κύτταρα, το καθένα με έναν μόνο πυρήνα. Στη συνέχεια συγχωνεύονται για να σχηματίσουν ένα αρχείο ΠλάσμαΤο στάδιο της βλαστικής ζωής στο οποίο ένας οργανισμός τρέφεται και μεγαλώνει.
Σε αυτήν τη μορφή, εξαπλωμένη στις φλέβες για αναζήτηση τροφής και εξερεύνηση του περιβάλλοντός της, εξακολουθεί να είναι ένα μόνο κύτταρο, αλλά περιέχει εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια πυρήνες που κολυμπούν στο κυτταροπλασματικό υγρό παγιδευμένο μέσα στη φωτεινή κίτρινη μεμβράνη.
Αντίληψη χωρίς μυαλό
Όπως όλα τα ζωντανά πράγματα, P. Πολλαπλή κεφαλή Πρέπει να μπορεί να λαμβάνει αποφάσεις για το περιβάλλον του. Πρέπει να βρει φαγητό και να αποφύγει τον κίνδυνο. Πρέπει να βρει τις ιδανικές συνθήκες για τον αναπαραγωγικό του κύκλο. Και εδώ είναι που ο μικρός κίτρινος φίλος μας παίρνει πραγματικά διασκεδαστικό. P. Πολλαπλή κεφαλή Δεν έχει κεντρικό νευρικό σύστημα. Δεν έχει καν εξειδικευμένους ιστούς.
Ωστόσο, μπορεί να λύσει πολύπλοκους γρίφους, όπως λαβύρινθο λαβύρινθο και να θυμάται νέα υλικά. Το είδος των καθηκόντων που πιστεύαμε ότι μπορούσαν να κάνουν μόνο τα ζώα
“Μιλάμε για τη γνώση χωρίς έναν εγκέφαλο, φυσικά, αλλά και χωρίς καθόλου νευρώνες. Έτσι, οι υποκείμενοι μηχανισμοί, ολόκληρο το μηχανικό πλαίσιο για το πώς χειρίζεται τις πληροφορίες είναι πολύ διαφορετικό από τον τρόπο που λειτουργεί ο εγκέφαλός σας”, ο βιολόγος Chris Reed του ιστότοπου Macquarie University στην Αυστραλία Tell ScienceAlert.
«Παρέχοντας σε αυτό τις ίδιες προκλήσεις επίλυσης προβλημάτων που έχουμε παραδοσιακά παρουσιάσει σε ζώα με εγκέφαλο, μπορούμε να αρχίσουμε να βλέπουμε πώς αυτό το θεμελιωδώς διαφορετικό σύστημα μπορεί να οδηγήσει στο ίδιο αποτέλεσμα. Γίνεται σαφές ότι για πολλά από αυτά τα πράγματα – ότι εμείς πάντα πίστευα ότι απαιτούσε έναν εγκέφαλο ή κάποιο είδος ανώτερου συστήματος επεξεργασίας πληροφοριών – αυτό δεν είναι πάντα απαραίτητο. “
(David Villa / ScienceImage / CBI / CNRS)
P. Πολλαπλή κεφαλή Γνωστό στην επιστήμη. Για δεκαετίες, όπως εξηγεί ο φυσικός Hans-Günter Dobrenner του Πανεπιστημίου της Βρέμης στη Γερμανία, «η ραχοκοκαλιά της κυτταρικής βιολογίας». Ήταν εύκολο να αναπαραχθεί, να κρατήσει και να μελετήσει.
Ωστόσο, με την ανάπτυξη των εργαλείων γενετικής ανάλυσης, οργανισμοί όπως ποντίκια ή κυτταρικές σειρές όπως το HeLa και. P. Πολλαπλή κεφαλή Έπεσε στην άκρη του δρόμου.
Το 2000, ο βιολόγος Toshiyuki Nakagaki του RIKEN στην Ιαπωνία έφερε το μικρό τέρας από τη συνταξιοδότηση – όχι για την κυτταρική βιολογία. το χαρτί του, Δημοσιεύτηκε στις φύση, με τίτλο “Maze Solving by Amoebic” – αυτό είναι ακριβώς P. Πολλαπλή κεφαλή Εχει πραγματοποιηθεί. Ο Νακαγκάκι και η ομάδα του τοποθέτησαν ένα κομμάτι πλασμωδίου στο ένα άκρο του λαβυρίνθου, μια ανταμοιβή τροφής (βρώμη, επειδή P. Πολλαπλή κεφαλή Μου αρέσει βακτήρια βρώμηςΣτο άλλο, είδαν τι συνέβη.
Τα αποτελέσματα ήταν καταπληκτικά. Αυτός ο παράξενος μικρός οργανισμός κατάφερε να βρει τον γρηγορότερο τρόπο σε κάθε λαβύρινθο που ρίχτηκε σε αυτόν.
“Αυτό οδήγησε σε μια αναταραχή έρευνας για άλλα είδη πιο δύσκολων σεναρίων με τα οποία μπορούμε να δοκιμάσουμε τη μούχλα slime”, λέει ο Reed.
“Σχεδόν όλα αυτά ήταν έκπληκτα με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, εκπλήσσουν ερευνητές για το πώς έπαιξε πραγματικά το καλούπι slime. Αποκάλυψε επίσης ορισμένους περιορισμούς. Αλλά ως επί το πλείστον, ήταν μια αποστολή για το πώς αυτό το απλό πλάσμα εκτελεί τα καθήκοντα που του είχε δοθεί και πιστεύεται ότι είναι ο τομέας των ανώτερων όντων “.
γεμάτο εκπλήξεις
Το Nakagaki δημιούργησε ξανά το μετρό του Τόκιο, με τους κόμβους του σταθμού να φέρουν βρώμη. P. Πολλαπλή κεφαλή Σχεδόν ακριβώς αναδημιουργήθηκε – Εκτός από την έκδοση μούχλας slime, ήταν πιο ισχυρό να προκαλέσει ζημιά, όπου εάν κόπηκε ο σύνδεσμος, το υπόλοιπο πλέγμα θα μπορούσε να συνεχιστεί.
Ωστόσο, μια άλλη ομάδα ερευνητών διαπίστωσε ότι το αρχικό αντικείμενο θα μπορούσε να λύσει αποτελεσματικά το πρόβλημα του ταξιδιώτη πωλητή, μια εξαιρετικά περίπλοκη μαθηματική εργασία που οι προγραμματιστές χρησιμοποιούν συνήθως για να δοκιμάσουν αλγόριθμους.
Νωρίτερα φέτος, μια ομάδα ερευνητών το βρήκε P. Πολλαπλή κεφαλή Μπορεί να “θυμάται” πού βρέθηκε προηγουμένως το φαγητό με βάση τη δομή των φλεβών σε αυτήν την περιοχή. Αυτό ακολούθησε προηγούμενη έρευνα της Dassuttor και των συναδέλφων της, οι οποίοι ανακάλυψαν ότι οι συστάδες μούχλας λάσπης μπορούν να μάθουν και να θυμούνται υλικά που δεν τους αρέσουν και να μεταδώσουν αυτές τις πληροφορίες σε άλλες συστάδες μούχλας λάσπης μόλις συνενωθούν.
“Εξακολουθώ να εκπλαγώ με το πόσο περίπλοκο είναι με κάποιον τρόπο, γιατί σε εκπλήσσουν πάντα με την εμπειρία και ποτέ δεν θα κάνουν ακριβώς αυτό που επιλέγεις να κάνεις”, λέει ο Desthor.
Σε μια περίπτωση, η ομάδα της δοκιμάζει ένα μέσο ανάπτυξης που χρησιμοποιείται για κύτταρα θηλαστικών και ήθελε να δει αν το ιξώδες θα το ήθελε.
“Αυτός αυτή μισητός Αυτός αυτή. Άρχισε να χτίζει αυτήν την περίεργη τρισδιάστατη δομή έτσι ώστε να μπορεί να προχωρήσει και να δραπετεύσει. Και είμαι, “Θεέ μου, αυτός ο οργανισμός.”
δίκτυο επεξεργασίας شبكة
Αν και είναι τεχνικά ένας μονοκύτταρος οργανισμός, P. Πολλαπλή κεφαλή Λαμβάνεται υπόψη ένα δίκτυο που δείχνει συλλογική συμπεριφορά. Κάθε μέρος του ιξώδους καλουπιού λειτουργεί ανεξάρτητα και ανταλλάσσει πληροφορίες με τα γειτονικά του τμήματα, χωρίς κεντρική επεξεργασία.
“Νομίζω ότι η αναλογία θα ήταν νευρώνες στον εγκέφαλο”, λέει ο Reed. “Έχετε έναν εγκέφαλο που αποτελείται από πολλούς νευρώνες – είναι το ίδιο για τη μούχλα.”
>
Vizarim polycephalum, “Το σημείο”
Εμφάνιση δικτύου
Κύματα ταλάντωσης# Ιξώδες υγρό pic.twitter.com/kJUhH0w05α– Audrey Dusseautour (@Docteur_Drey) 3 Απριλίου 2021
Αυτή η αναλογία εγκεφάλου είναι πραγματικά ενδιαφέρουσα και δεν θα ήταν η πρώτη φορά P. Πολλαπλή κεφαλή Συγκρίθηκε με ένα δίκτυο νευρώνων. Η τοπολογία και η δομή των δικτύων εγκεφάλου και των σημείων μούχλας είναι πολύ παρόμοια και και τα δύο συστήματα εμφανίζουν ταλαντώσεις.
Δεν είναι απολύτως σαφές πώς δημοσιεύονται και κοινοποιούνται οι πληροφορίες στο καλούπι slime, αλλά το γνωρίζουμε P. Πολλαπλή κεφαλήΟι φλέβες συστέλλονται να λειτουργούν ως περισταλτική αντλία, ωθώντας το κυτταροπλασματικό υγρό από το ένα τμήμα στο άλλο. Οι ταλαντώσεις σε αυτό το υγρό φαίνεται να συμπίπτουν με συναντήσεις με εξωτερικά ερεθίσματα.
“Αυτές οι ταλαντώσεις πιστεύεται ότι μεταδίδουν πληροφορίες και επεξεργάζονται πληροφορίες, με τον τρόπο που αλληλεπιδρούν και παράγουν πραγματικά συμπεριφορά ταυτόχρονα”, δήλωσε ο Döbereiner στο ScienceAlert.
“Εάν έχετε δίκτυο Βισάριο Πηγαίνοντας σε ένα συγκεκριμένο φαγητό, αλλάζει το μοτίβο ταλάντωσης όταν συναντά ζάχαρη: αρχίζει να ταλαντεύεται πιο γρήγορα. Λόγω αυτών των ταχύτερων ταλαντώσεων, ολόκληρος ο οργανισμός αρχίζει να αλλάζει το μοτίβο ταλάντωσης και αρχίζει να ρέει προς την κατεύθυνση όπου βρέθηκε το φαγητό. “
Αυτός και οι συνάδελφοί του Πρόσφατα δημοσιευμένη εργασία Αυτό δείχνει ότι αυτές οι ταλαντώσεις είναι ασυνήθιστα παρόμοιες με τις ταλαντώσεις που εμφανίζονται στον εγκέφαλο, μόνο ένα υδροδυναμικό σύστημα παρά τα ηλεκτρικά σήματα.
“Αυτό που είναι σημαντικό δεν είναι τόσο πολύ που ταλαντεύεται και πώς μεταδίδεται η πληροφορία”, εξηγεί, αλλά ταλαντεύεται και ότι η τοπολογία είναι σχετική – ένας νευρώνας που συνδέεται με μόνο 100 ή δύο νευρώνες. Είναι ένας νευρώνας συνδεδεμένος μόνο με τους γείτονές του ή είναι συνδεδεμένος με άλλους νευρώνες πολύ μακριά;
P. Πολλαπλή κεφαλή Αναπτύσσεται σε ένα μοντέλο μεγέθους ανθρώπινου κρανίου. (Andrew Adamatsky, Artistic Life, 2015)
Ορισμός της γνώσης
Όσο συναρπαστικό κι αν ακούγονται οι περιπέτειες της, θα σας πει κάθε ερευνητής που συνεργάζεται μαζί της. P. Πολλαπλή κεφαλή Όχι από μόνο του εγκέφαλο. Δεν είναι ικανό για επεξεργασία υψηλού επιπέδου ή αφηρημένη συλλογιστική, από όσο γνωρίζουμε.
Ούτε είναι πιθανό να εξελιχθεί σε κάτι σαν εγκέφαλος, τόσο ενδιαφέρουσα όσο ακούγεται η ιδέα. Ο οργανισμός είχε ένα δισεκατομμύριο χρόνια για να το κάνει αυτό και δεν δείχνει κανένα σημάδι να πάει προς αυτήν την κατεύθυνση (αν και αν κάποιος από τους συγγραφείς επιστημονικής φαντασίας αρέσει η ιδέα, μη διστάσετε να ασχοληθείτε με αυτό).
Όσον αφορά τη γενική βιολογία, η μούχλα είναι πολύ απλή. Και με αυτό το γεγονός, αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο κατανοούμε την επίλυση προβλημάτων.
Ακριβώς όπως και άλλα έμβια όντα, χρειάζεται τροφή, πρέπει να περιηγηθεί στο περιβάλλον του και χρειάζεται ένα ασφαλές μέρος για να αναπτυχθεί και να αναπαραχθεί. Ωστόσο, αυτά τα προβλήματα μπορεί να είναι περίπλοκα P. Πολλαπλή κεφαλή Μπορεί να λυθεί με την πολύ περιορισμένη γνωστική του δομή. Το κάνει με τον δικό του απλό τρόπο και με τους δικούς του περιορισμούς, λέει ο Reed, “αλλά αυτό από μόνο του είναι ένα από τα ωραία πράγματα για το σύστημα.”
Κατά μία έννοια, μας αφήνει με έναν οργανισμό – μια υγρή, κολλώδη, φυσαλίδα που αγαπά την υγρασία – η αντίληψή μας είναι ουσιαστικά διαφορετική από τη δική μας. Και όπως το μετρό του Τόκιο, αυτό μπορεί να μας διδάξει νέους τρόπους για να λύσουμε τα προβλήματά μας.
«Μας διδάσκει τη φύση της νοημοσύνης, πραγματικά, και προκαλεί ορισμένες προοπτικές και επεκτείνει ουσιαστικά την ιδέα», λέει ο Reed.
«Μας αναγκάζει να αμφισβητήσουμε αυτές τις μακροχρόνιες ανθρώπινες πεποιθήσεις ότι είμαστε μοναδικοί και ικανοί για πολύ περισσότερα από άλλα πλάσματα».