Physarum polycephalum je jednоćelijski organizam koji putem ritmičkih tokova citoplazme i kontrakcija kanala gradi izuzetno efikasne mreže za traženje hrane i izbegavanje neprijatnosti. Eksperiment iz 2010. pokazao je da njegova mreža može replicirati složene transportne veze poput onih oko Tokija. Istraživanja pokazuju da vremenska kašnjenja u reakciji zidova cevi omogućavaju selekciju najboljih puteva i da obrasci kontrakcija zajedno sa tragom sluzi funkcionišu kao oblik prostorne memorije. Terenska istraživanja tek treba da potvrde koliko se ova ponašanja javljaju u prirodnom okruženju.
Sluzasta Gljivica Koja Uči Bez Mozga: Kako Physarum Optimizuje Mreže i Pamti
Physarum polycephalum je neobičan jednоćelijski organizam koji, uprkos nedostatku mozga, pokazuje sposobnosti koje podsećaju na učenje, pamćenje i donošenje odluka. Od eksperimenata koji su 2010. godine izazvali pažnju naučne javnosti do savremenih laboratorijskih modela, istraživači pokušavaju da objasne kako prosti tokovi citoplazme grade složene, efikasne mreže.
Kako jedna ćelija rešava kompleksne zadatke
U eksperimentu koji je izveo Toshiyuki Nakagaki, Physarum je rastući po ploči sa pahuljicama ovsa postavljenim u raspored gradova oko Tokija formirao mrežu koja je gotovo identična ljudskim transportnim vezama. Takva ponašanja podstakla su dalja istraživanja o tome kako tokovi unutrašnjeg fluida i mehanička svojstva zidova kanala utiču na oblikovanje mreže.
Mehanika toka i adaptivna arhitektura
Karen Alim i saradnici su merili ritmičke tokove citoplazme kroz mrežu kanala i simulirali ih u matematičkim modelima. Pokazali su da veći protok izaziva veći smicajni napor, što dovodi do stanjivanja zidova i širenja kanala; slabiji protok dovodi do skupljanja. Ključno je da reakcija zida ima vremensko kašnjenje: protok prvo raste, zatim seur adaptsija zida smanjuje protok, zatim slede kontrakcije. Taj ciklus omogućava selekciju "dobro pozicioniranih" kanala koji postepeno rastu i formiraju efikasnu mrežu.
Pamćenje kroz oblik, kontrakcije i trag sluzi
Oblik mreže i obrasci kontrakcija dele informacije o prethodnim izvorima hrane. Alimova grupa je pokazala da ponovna pojava karakterističnih obrazaca kontrakcija omogućava brže usmeravanje ka mestu gde je ranije bila hrana — što deluje kao jednostavan oblik memorije. Audrey Dussutour je dodatno demonstrirala da Physarum smanjuje vreme prelaska preko neprijatnih prepreka (so ili svetlo) pri ponovljenim izloženjima, što ukazuje na učenje. Još jedna strategija pamćenja je i izbegavanje sopstvenog sluzavog traga, čime organizam istražuje nova područja.
Biologija u divljini i dalje pitanje
Tanya Latty i druge grupe prikupljaju divlje primerke kako bi utvrdile da li laboratorijska ponašanja odgovaraju onome što Physarum radi u prirodi. Velika, multinuklearna forma koja se lako posmatra u eksperimentima možda ima drugačije sposobnosti od mikroskopske ameboidne faze u kojoj provodi većinu života.
Zaključak: Physarum polycephalum koristi jednostavne fizičke procese—ritmičke tokove citoplazme, mehaničku promenu zidova kanala i zakašnjela prilagođavanja—da formira efikasne mreže, uči iz iskustva i čuva informacije na načine koji podsećaju na primitivne oblike pamćenja.
Citation: Radovi Toshiyuki Nakagaki, Karen Alim, Audrey Dussutour i Tanya Latty; pregled publikovan u Annual Review of Condensed Matter Physics i članci u Knowable Magazine.
Pomozite nam da budemo bolji.
