24小时

【独家·24小时】神奇的粘液菌

作者: 来源: 时间:2020-02-02


  大千世界,无奇不有。一些微小生物独特的生活方式往往有着人类意想不到的科学行为,粘液菌便是其中的一种。它们在地球上存活了数亿年,具有某种令人难以置信的智慧,进化出了应对危险环境的能力。粘液菌是一个由名为原生生物的微生物组成的混杂群体,包括原生质粘液菌和细胞粘液菌两个主要的种群。


走迷宫 游刃有余

  日本公立函馆未来大学中垣俊之教授领导的研究团队发现,粘液菌会走迷宫。他们设计了一个邮票大小的迷宫,共有4条长短不一的正确路线。研究人员在迷宫出入口和内部放上粘液菌爱吃的琼脂。结果发现,粘液菌不断将身体往迷宫各角落扩散,迅速充满了整个迷宫。4小时内就寻得迷宫的出入通道,并将处于迷宫其他部位的身体收起。8小时后,粘液菌找到走出迷宫的最短路线,收回其他路线中的“触角”。与此同时,粘液菌还记住了有危险的区域,避免了光等元素会给自己带来的伤害。


  中垣俊之与英国牛津大公司注销 学植物科学系的马克•弗里克等科学家们搭建了一个

东京一带的城市群落模型,并模仿日本在太平洋的海岸线搭建了模型的边界,将粘液菌置于模型中的东京位置,每个大城市则以一块食物作为标志,并以其不喜欢的灯光强度来模仿地形起伏与障碍。粘液菌先以藤蔓状滋蔓开来,再收归为“城市”间的管状通道。这时会发现,它呈现出的如现代社会错综复杂的“交通系统”,其效率与凝结无数人类智慧结晶的日本交通系统对比居然不相上下。

  弗里克展望道,在完全理解粘液菌搭建交通系统原理的基础上,科学家们也许可以建造远程传感器阵列、随建即连网络和无线网状网等。

能记忆 技高一筹

  澳大利亚悉尼大学复杂系统生物学家查理斯•里德教授和他的研究团队,研究了一种名为“多头绒泡菌”的粘液菌。这种粘液菌移动时会留下一层半透明的浓厚粘液,随后它会根据这些粘液的路径来判断自己是否曾经到过这里,避免重复自己之前走过的路径。

  英国西英格兰大学计算机科学家安德鲁•亚达马特兹基发现,粘液菌在繁殖过程中能够根据食物的分布情况,用最有效的方式将所有食物源链接起来,形成一张跟我们交通运输系统相似的食物消化网。

  利用粘液菌这种异乎寻常的能力,亚达马特兹基尝试模拟不同城市的运输网络构建。通过30多次的重复试验,发现粘液菌在地球仪和地图上建立的网络与实际的运输网络相似。特别是在亚洲,76%的粘液菌传送食物的路线居然跟中国古代的丝绸之路以及亚洲高速公路高度相似。粘液菌网络还具有高效的自修复性。

  科学家认为,除了物流外,粘液菌网络对电子领域同样有深远的启示。

  “以粘液菌为契机,也许人类未来对‘电路板’的概念会因此而改写,工程师将设计出一种以生物为基础的‘柔软’电脑。”亚达马特兹基指出,“未来的电脑很有可能并不像现在这样冰冷,有朝一日它会成为自成长且具有自修复性的运算设备。”

会学习 兼收并蓄


  世界上有900多种粘液菌,有些多数时候都是以单细胞形态存在的,但偶尔它们会在食物匮乏时聚集在一起,进行猎食和繁殖。而其他所谓的合胞体粘液菌则拥有一个巨大的细胞,其中含有数千个原子核。不同种类的粘液菌喜好不同。但它们可以通过学习意识到有这些物质的“禁区”似乎并没有那么危险,这一学习过程被称为“习惯化”。

  法国科学研究中心的生物学家奥德丽•杜苏托尔领导的研究团队,教会了粘液菌无视和回避不喜欢的物质,即使让它们从生理上保持破坏性的强制休眠一年后,它们仍然能记得之前习得的行为。更有意思的是,粘液菌能够将自己获得的记忆从一个细胞转移给另一个细胞。

  与复杂的多细胞生物不同,粘液菌能被分割成很多片。而它们一旦被放在一起,又会产生黏合,成为一个单一的大型粘液菌。

更多精彩内容,

详见《科学24小时》2018年第12期!

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