Как мухълът Physarum polycephalum взема интелигентни решения без централна нервна система.
Наличието на памет за минали събития ни позволява да вземаме по-интелигентни решения за бъдещето. Изследователи от Института за динамика и самоорганизация Макс-Планк (MPI-DS) и Техническия университет в Мюнхен (TUM), вече са установили как слузният мухъл Physarum polycephalum съхранява спомени – въпреки че няма нервна система.
Способността да съхранява и възстановява информация дава на организма явно предимство при търсене на храна или избягване на вредни среди. Традиционно това се приписва на организми, които имат нервна система.
Ново проучване, с автор Мирна Крамар (MPI-DS) и проф. Карън Алим (TUM и MPI-DS), оспорва този възглед, разкривайки изненадващите способности на силно динамичен, едноклетъчен организъм да съхранява и извлича информация за заобикалящата го среда.
Наричан „прозорец към миналото“, мухълът Physarum polycephalum озадачава изследователите в продължение на много десетилетия. Съществуващ на кръстопътя между царствата на животни, растения и гъби, този уникален организъм дава представа за ранната еволюционна история на еукариотите – към която принадлежат и хората.
Тялото му представлява гигантска единична клетка, изградена от взаимно свързани тръби, които образуват сложни мрежи. Тази единична клетка, подобна на амеба, може да се простира на няколко сантиметра или дори метри, представлявайки най-голямата клетка на земята, записана в Книгата за рекордите на Гинес.
Мрежовата архитектура като памет
„Много е вълнуващо, когато даден проект се развива от обикновено експериментално наблюдение“, казва Карън Алим, ръководител на групата по биологична физика и морфогенеза в MPI-DS в Гьотинген и професор по теория на биологичните мрежи в Техническия университет в Мюнхен.
Когато изследователите проследяват процеса на миграция и хранене на организма, забелязват отчетлив отпечатък на източник на храна върху модела от по-дебели и по-тънки тръби на мрежата, дълго след хранене.
„Предвид силно динамичната реорганизация на мрежата на P. polycephalum, постоянството на този отпечатък породи идеята, че самата мрежова архитектура може да служи като памет за миналото“, казва Карън Алим. Първо обаче се налага да обяснят, какъв е механизмът за образуването на отпечатъка.
Решенията се ръководят от спомени.
За тази цел изследователите комбинират микроскопични наблюдения на адаптацията на тръбната мрежа с теоретично моделиране. Срещата с храна предизвиква освобождаването на химично вещество, което пътува от мястото, където е открита храна през целия организъм и омекотява тръбите в мрежата, което кара целия организъм да преориентира миграцията си в посока към храната. „Постепенното омекотяване е мястото, където съществуват отпечатъци от предишни хранителни източници и където информацията се съхранява и извлича“, казва първият автор Мирна Крамар. „Събитията от миналите хранения са заложени в йерархията на диаметрите на тръбите, по-специално в подреждането на дебели и тънки тръби в мрежата.“ „За омекотяващия химикал, който се транспортира, дебелите тръби в мрежата действат като магистрали в пътните мрежи, позволявайки бърз транспорт през целия организъм“, добавя Мирна Крамар. „Предишните срещи, запечатани в мрежовата архитектура, предопределят решението за бъдещата посока на миграция.“
Дизайн, базиран на универсални принципи
„Предвид простотата на тази жива мрежа, способността на Physarum да формира спомени е интригуваща. Забележително е, че организмът разчита на толкова прост механизъм и въпреки това го контролира по толкова фин начин, “казва Карън Алим. „Тези резултати представляват важна част от пъзела при разбирането на поведението на този древен организъм и в същото време сочат към универсалните принципи, лежащи в основата на поведението. Предвиждаме потенциални приложения на нашите открития при проектирането на интелигентни материали и изграждането на роботи, които се движат през сложна среда “, заключава Карън Алим.
Справка: “Encoding memory in tube diameter hierarchy of living flow network” by Mirna Kramar and Karen Alim, 23 February 2021, Proceedings of the National Academy of Sciences.
Източник: SciTechDaily
