De la amintirea unde au fost până la recreerea rețelei feroviare din Tokyo, acești „extratereștri slimy” sunt capabili de mult mai mult decât le acordăm credit pentru.

lucruri

Matrițele de nămol sunt extrem de diverse, apar în tot felul de culori, forme și texturi. Credit de imagine: Melissa McMasters, Flickr

Odată ce ați văzut o matriță de mocirlă - structura sa gooey, cu ramificație delicată, care trece într-un mod vag neliniștitor de-a lungul unei bușteni sau frunze - este puțin probabil să o uitați. Sunt inconfundabile pentru că nu există nimic altceva ca ele.

Mucegaiurile de nămol s-au ramificat din arborele evolutiv înainte ca animalele să se despartă de plante și ciuperci. Și nu se încadrează în niciun alt grup: unele trăiesc ca celule individuale, dar se reunesc și funcționează ca un grup atunci când condițiile sunt potrivite. Alții sunt uriașe organisme unicelulare care pot crește până la câțiva metri și conțin mii (uneori milioane!) De nuclee fără membrană între ele.

Physarum polycephalum este probabil cel mai cunoscut mucegai de nămol, datorită culorii sale galbene strălucitoare distincte și faptului că este ușor de cultivat într-un laborator - și o mare parte din ceea ce știm despre matrițele de nămol provine din cercetări cu Physarum. „Cred că sunt destul de frumoase, într-adevăr”, spune ecologa și entomologa Tanya Latty, care a lucrat mult cu mucegaiurile de nămol în laboratorul ei din Sydney, Australia, din Physarum și compatrioții săi. "Au aceste modele minunate de vene, un aspect fractal pentru ei." Îi place chiar și modul în care miros - vag fructat.

Legate de

Slime Mold Smarts

Secret Mind of Slime

Ați purta haine din nămol?

Latty se referă la ei cu afecțiune ca „extratereștri slabi”. Și acei extratereștri sunt peste tot. Există cel puțin 900 de specii de mucegai în lume, unele cu porecle colorate, precum „vărsături de câine” și „unt de vrăjitoare”. Îi plac pădurile umede și temperate, dar trăiesc aproape oriunde, inclusiv în număr mare în sol.

O mare parte din cercetările privind mucegaiul își au rădăcinile în Japonia, în parte pentru că împăratul Hirohito însuși era un biolog care iubea mucegaiurile de mâl și chiar a descoperit o nouă specie. În timp ce știm încă puțin despre modul în care se comportă mucegaiurile în zona sălbatică, cercetările de laborator au arătat câteva lucruri surprinzătoare despre capacitatea lor de a face, ei bine, orice. Physarum și alte așa-numite „mucegaiuri de mucus acelular” (numite pentru numeroasele lor nuclee plutitoare libere) sunt organisme super grosiere, super cool, fără creier sau sistem nervos - totuși par să fie cumva capabili să învețe și să facă alegeri. Citiți mai departe pentru o listă cu opt dintre puterile lor de mucegai.

1. Pot mirosi mâncarea

Noi, oamenii, avem receptori în nas, care detectează substanțele chimice care se scurg din alimente în aer. Matrițele de nămol au aproape același lucru: receptori pe tot corpul celular care detectează indicii chimici care le spun că mâncarea este în apropiere.

Și nu se oprește aici. O matriță de nămol are, de fapt, multe tipuri diferite de receptori, fiecare acordat la un tac diferit din mediul său, cum ar fi umiditatea sau pH-ul. Ei pot detecta chiar lumina folosind fotoreceptori similari cu cei din ochii noștri. Asta înseamnă că, deși este o singură celulă, o mucegai de nămol are ceva asemănător cu ochii și un nas.

2. Pot să-și bată drumul către acea mâncare

Aici lucrurile devin grozave - și reci - datorită unui sistem de transport care nu se găsește cu adevărat în altă parte în natură.

În interiorul petei de mucegai se află o rețea de vene. Proteinele lungi înconjoară aceste vene, iar mulțimi de nuclee curg prin ele într-un goo gros numit „protoplasmă”. Proteinele se strâng și se relaxează, împingând protoplasma prin vene până la „fața de creștere” a mucegaiului de nămol sau partea care se mișcă înainte.

Receptorii senzoriali de pe suprafața mucegaiului de pulbere pulsează în mod constant ca răspuns la semnalele pe care le primesc, iar acest ritm creează acel flux care curge. Odată ce un receptor detectează alimentele, acesta începe să palpite mai repede. Și întrucât interiorul unei mucegaiuri este în esență un mare experiment de dinamică a fluidelor, atunci când impulsurile se accelerează, protoplasma începe să curgă în direcția alimentelor - și urmează matrița de noroi. Asta înseamnă că o mucegai de nămol este total descentralizată: fără creier, fără problemă.

Vedere de aproape a unui front de creștere al unui Physarum polycephalum mucegai de nămol. Credit de imagine: Norbert Hülsmann, Flickr

3. Și pot concepe cel mai bun traseu spre mese

„Faptul că poți face experimente pe ceva care arată ca o minge de mucus fără creier este incredibil pentru mine”, spune Latty despre știința mucegaiului. „Mi se pare fascinant că poate face orice.”

Dar, după cum se dovedește, poate! Dacă puneți o matriță de nămol într-un labirint și puneți fulgi de ovăz - unul dintre alimentele sale preferate - la intrare și ieșire, acesta va căuta încet labirintul până când va găsi cea mai scurtă cale de la un capăt la altul, permițându-i să mănânce ambele gustări deodată. Poate efectua și versiuni mult mai complicate ale acestei sarcini, într-un caz conectând 37 de puncte diferite. (Rețineți că numărul de modalități posibile de conectare a 37 de puncte este undeva în vecinătatea unui opt, urmat de 54 de zerouri. Acesta este calculatorul destul de obositor.)

Într-un experiment celebru, cercetătorul Toshiyuki Nakagaki și echipa sa au dat mucegaiului lor o problemă din lumea reală: Găsiți cea mai eficientă rețea de transport din zona mai mare din Tokyo. Aranjând fulgi de ovăz pentru a reprezenta orașele și orașele cheie, și-au pus mucegaiul în centrul în care ar fi Tokyo. Rezultatul seamănă foarte mult cu sistemul feroviar real din Tokyo.

4. Se pot re-forma dacă se sfâșie

Unul dintre elementele geniale ale unei mucegaiuri de nămol este protoplasma sa. Fiecare bit mic este interschimbabil, ceea ce înseamnă că fiecare unitate de protoplasmă individuală poate deveni o venă sau un pseudopod - proiecțiile temporare, asemănătoare membrelor, care se extind în direcția în care se mișcă mucegaiul - sau orice altă parte a unei mucegaiuri. Adică, cu excepția organelor sale, care par a fi fixate ca un singur lucru, chiar și atunci când se strecoară în interiorul matriței de nămol.

De aceea, a fost posibil ca o echipă de cercetători din Germania să sfărâme matrițele de nămol în mii de fragmente minuscule - doar să urmărească acele bucăți care se unesc încet. În comparație cu alte organisme unicelulare, mucegaiurile slime abia au membrane, spune Latty. „Doar aceste lucruri gooey curgătoare se întâmplă să se lipească. Deci, dacă tăiați unul în doi biți și îi puneți unul lângă celălalt, ei curg din nou împreună ”.

Deci, poți ucide o mucegai? E greu de spus. Există un gândac care mănâncă mucegaiuri de nămol și o mână de alți prădători de mucegai, dar „nu știm dacă mănâncă suficient din corp pentru a face diferența”, spune ea. „Ați putea pierde jumătate din biomasă și nu ar conta. S-ar reorganiza singur și ar fi ca „Sunt bine!” ”

5. Pot alege o dietă sănătoasă

În cercetările sale, Latty a descoperit că mucegaiurile de nămol se vor îndrepta către o substanță precum zahărul și, de asemenea, se vor îndepărta de substanțe precum sarea. Dar a fost acesta doar un răspuns la stimuli sau altceva?

Răspunsul la această întrebare a fost complicat. „Când proiectez un experiment pentru o albină, știu că poate mirosi, ce gamă de culori poate vedea și să lucreze cu un anumit comportament”, spune ea. Dar lumile mucegaiurilor sunt profund diferite de ale noastre. „Ceva care este amoeboid, poate fi tăiat în bucăți mici și nu aveți nicio idee despre ce este realitatea sa perceptivă - pentru care este dificil de conceput.”

Pentru a afla mai multe despre nutriția mucegaiului, Latty și-a ajutat colega Audrey Dussutour să o prezinte Physarum cu 35 de rețete alcătuite din diferite rapoarte ale elementelor de care are nevoie pentru a supraviețui, proteine ​​și zahăr, creând un fel de creme brulee de mucegai. Ei au descoperit că mucegaiurile de nămol vor evita sursele de hrană care le vor dăuna și vor acorda prioritate alimentelor care îi vor ajuta.

Și nu numai asta, dar mucegaiurile de nămol pot, de asemenea, întinde vânturile pentru a se hrăni cu mai multe surse de hrană la un moment dat - și fac acest lucru în raportul potrivit, astfel încât să primească o nutriție optimă. „Nu se obține doar proteine ​​sau carbohidrați, ci încearcă să obțină un anumit echilibru”, spune Latty. În timp ce animalele își pot echilibra nutriția schimbând ceea ce mănâncă, mucegaiurile de nămol își împart biomasa peste mâncare, astfel încât să ia ceea ce au nevoie de la fiecare.

Mold mucegai de bomboane de carnaval (Arcyria denudata). Credit de imagine: Mary Keim, Flickr

Într-un alt studiu preferat al lui Latty, ea a analizat modul în care mucegaiurile de slime fac compromisuri între calitate și risc atunci când vine vorba de mesele lor. În acel experiment, mucegaiul de nămol a trebuit să aleagă între alimente de înaltă calitate în lumină puternică (ceea ce nu le place matrițelor de nămol) și alimente de calitate inferioară în întuneric. Apoi, ea și colegii ei au schimbat alegerile - în unele cazuri, formarea mucegaiului alege între alimente foarte asemănătoare în lumină și întuneric, iar în altele creând mai mult contrast.

„Dacă ești un sistem de bază, te-ai aștepta să alegi întotdeauna unul”, spune ea. „Aveți o regulă simplă care funcționează întotdeauna. Dacă sunteți sofisticat, primiți câteva informații despre calitatea alimentelor și intensitatea luminii și faceți câteva calcule pentru a afla dacă merită. " Matrițele de nămol ale lui Latty au căzut definitiv în această din urmă categorie: erau mult mai susceptibile să se aventureze în lumină dacă calitatea alimentelor era de cinci ori mai bună decât cea din întuneric. „Asta înseamnă că matrițele de șlam sunt capabile să proceseze informații între două atribute diferite ale unei surse de hrană, ceea ce pare a fi un lucru destul de sofisticat pentru, bine, mucusul”, spune ea.

6. Ei își pot „aminti” unde au fost, lăsându-se pesmet grosolan și slab

Un alt studiu pe care Latty l-a ajutat pe colegul ei Chris Reid să finalizeze a constatat că, în căutarea hranei, mucegaiurile de nămol rareori își revin. Își puteau aminti unde fuseseră? Răspunsul a fost scris în nămol - ca lucrurile pe care le lasă în urmă melcii. Așa cum furnicile lasă urme de feromoni pentru a arăta unde au găsit mâncare, această nămol este o formă de „memorie externă” care spune mucegaiului nămol: căutați în altă parte.

Realizând că matrițele de nămol ar putea „aminti” funcțional lucrurile fără un creier, a schimbat perspectiva lui Latty cu privire la capacitățile multor forme de viață de a interacționa cu mediul lor. „Mi-a deschis ochii la faptul că creierul nu este un comportament complet”, spune ea.

Și asta are implicații mari pentru o mulțime de organisme mici. „Matrițele slime sunt reprezentanți buni, deoarece sunt suficient de mari și ușor de utilizat. Nu știm dacă sunt ciudate. Bănuiesc că nu. ”

7. Se pot „obișnui” cu situațiile și își pot aminti chiar lucrurile fără lăsând o urmă

Multe organisme mai avansate sunt capabile să se obișnuiască - adică se pot obișnui cu lucruri dificile din mediul lor, mai ales dacă sunt recompensate pentru asta. Dar ce zici de mucegaiurile de nămol? Latty l-a ajutat pe Dussutour să înființeze un experiment de obișnuință a mucegaiului de mucoasă pentru un noroi pe care l-au botezat „Blob”. Ei puneau Blob pe o parte a unui mic pod, mâncarea pe cealaltă parte și acopereau podul cu sare, ceea ce este neplăcut pentru Blob și compatrioții săi slabi, dar nu dăunător.

În circumstanțe normale, ar fi nevoie de o oră pentru ca o matriță de „control” a nămolului să traverseze un pod nesărat și să-și revendice premiul. În prima zi a experimentului lui Dussutour, Blob a luat 10 ore până când Blob a trecut versiunea sărată. A doua zi a durat 8 ore. Și a doua zi, a finalizat călătoria în chiar mai puțin timp - până când în cele din urmă Blob a putut trece podul sărat la fel de repede ca podul de control. Blob se „obișnuise” cu sare! Dussutour a repetat experimentul de mii de ori și a obținut aceleași rezultate.

8. Își pot învăța prietenii ceea ce au învățat

După aceea, Dussutour a început să se întrebe dacă un Blob care învățase să se ocupe de sare ar putea să-i învețe și pe alți Blobs. Un fapt cheie și grosolan aici este că Blobs rămân împreună - la propriu. Dacă luați două forme de nămol și le puneți una lângă alta, se vor combina. Membranele lor se fuzionează, își deschid interiorul și venele se împletesc pentru a crea un nou organism unic.

De-a lungul timpului, echipa a descoperit că, dacă ar lăsa să se socializeze mucegaiurile care au învățat să tolereze sarea cu mucegaiurile care nu au avut-o timp de trei ore, s-ar încheia cu toate matrițele de noroi care le plac sarea. „Te face să te gândești: ce este chiar învățarea? Contează asta? ” Spune Latty. „Se află chiar acolo în acea zonă gri. Este provocator de gândire ".

Primiți e-mailuri despre programele NOVA viitoare și conținutul aferent, precum și prezentarea de rapoarte despre evenimente curente printr-un obiectiv științific.