Американские ученые обнаружили, что представитель миксомицет, слизевик Physarum polycephalum, умеет обрабатывать механические сигналы окружающей среды и на основе этой информации выбирать направление роста. Этот процесс напоминает мышление более сложных организмов. Результаты работы подчеркивают, насколько рано способность исследовать среду появилась у живых организмов. Статья опубликована в журнале Advanced Materials.
Слизевик Physarum polycephalum — миксомицет, вегетативная стадия которого представляет собой плазмодий (большую клетку с множеством ядер). Он может передвигаться со скоростью до 4 см в час и решать сложные задачи: проходить лабиринты, исследовать новые вещи и прогнозировать события. Предыдущие исследования демонстрировали, что Physarum движется, исходя из концентрации химических веществ. Ученые из Гарвардского университета и Университета Тафтса решили выяснить, может ли слизевик принимать решения, основываясь только на физических сигналах окружающей среды.
В ходе экспериментов Physarum помещали в центр чашек Петри, покрытых агаровым гелем. С одной стороны чашки поверх геля ученые располагали один стеклянный диск, с другой — три таких же диска. Первые 12 часов Physarum рос равномерно во всех направлениях, однако после вытягивал длинный вырост в направлении трех дисков. При этом слизевик предварительно никак не исследовал местность. Однако, когда ученые сложили диски друг на друга, слизевик потерял способность различать три диска и один и рос с одинаковой скоростью во всех направлениях. Таким образом, Physarum ориентировался не на массу дисков, а на другой фактор. Компьютерное моделирование позволило изучить, как изменение массы дисков влияет на деформацию геля. Большая масса, конечно, увеличивала степень деформации, но распределение также меняло ее характер.
«Представьте, что вы едете по шоссе ночью и ищете город, в котором можно остановиться. Вы видите два варианта расположения света на горизонте: одну яркую точку и группу менее ярких точек. Группа точек освещает более широкую область, которая с большей вероятностью указывает на город, и поэтому вы направляетесь туда, — объясняет соавтор исследования Ричард Новак. — Источники света в этом примере аналогичны вариантам механической деформации в нашей модели. Эксперименты подтвердили, что Physarum может различать их и принимать решения, основываясь на паттернах, а не просто на интенсивности сигнала».
Ученые считают, что эта способность связана с ритмичными сокращениями Physarum, которые позволяют ему получать информацию об окружении. У других организмов в клеточных мембранах есть TRP-подобные канальные белки, которые воспринимают растяжение. После обработки блокатором TRP слизевик потерял способность различать высокую и низкую массу. Похожие стратегии используют нейроны, стволовые и раковые клетки.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
