古詩詞大全網 - 成語故事 - 黏菌在實驗中能夠記憶食物來源,規劃高效路徑,它們是如何做到的?

黏菌在實驗中能夠記憶食物來源,規劃高效路徑,它們是如何做到的?

相信大家對於黏菌的印象,應該來自於壹個實驗,科學家在培養基中堆放了壹些食物,用來模擬城市群。然後將黏菌放在裏面培養,開始黏菌在培養基裏全範圍擴張,得找到食物後就開始去除不必要的部分,最終出現了壹個交通網格。

用這張黏菌制造的“交通網格”和東京現有的鐵路系統圖對比,發現兩者幾乎沒有太大的差異。唯壹不同的是,東京鐵路系統是專家用幾十年時間規劃完成的,而黏菌完成這件事只用了數個小時。可見,在自然界中,黏菌是不折不扣地規劃大師。

這也引起了大家對於黏菌的好奇,究竟是什麽原因讓黏菌“記住”食物來源的?黏菌究竟是真菌還是細菌呢,為什麽為協同行動?黏菌就像是壹團神秘物質,讓人神往,今天我們就來看看這個物種的特性。

黏菌的自然界定位

與其它細菌和真菌相比,黏菌有著很多奇怪的性質,生物學家在發現這種生物後,關於黏菌的分類思考了很久。主要原因是黏菌存在兩種截然不同的狀態,在黏菌生長期的時候,是沒有細胞壁的原生質團,形態和變形蟲很像,被人稱之為“變形體階段”。

但是大多數原生生物,比如變形蟲,都是以個體為單位生存的,相互之間不怎麽聯系。而黏菌在食物緊缺的時候,就會發出“集結令”,將周圍的黏菌逐漸聚攏在壹起,形成壹個集合體,協同運動尋找食物,這是其它原生生物無法比擬的。

而到了繁殖期,黏菌又會變得像真菌壹樣,慢慢向外延伸,長出類似蘑菇壹樣的組織。科學家將這個時期的黏菌稱之為“子實體階段”。最後擁有無數細胞壁的黏菌孢子會從中長出,並且進行有性繁殖,這樣的手段看起來很像真菌生物。

從上面這些分析來看,黏菌擁有細菌和真菌的部分特征,為了歸類這種生物,生物學家只能從中取舍,歸為“原生生物界”,單獨列壹個黏菌門。雖然看起來粗糙了壹點,但這也是沒有辦法的辦法。

“聰明”的黏菌

黏菌是壹種原生生物,按理說是以細胞為個頭存在,但黏菌集結起來之後,就會顯現出特殊的“智慧”,比如走迷宮。日本對於黏菌的研究很深入,同時也做過壹些有趣的實驗,比如“迷宮實驗”。

實驗人員在迷宮中的終點和起點都放置壹些食物,壹***有四條不同的線路能將兩處連接在壹起。黏菌在面對這樣的考驗時,通常會在培養基中全面延展自己的細胞質,以此來找到食物的位置。

找到食物之後,黏菌們就會逐漸收縮多余的部分,從四條路徑中留下最節儉的路徑。並且不管更換多少次迷宮,黏菌集體好像都能集體出動,最終找到最合適、最省力的通道。

以這個實驗為基礎,實驗人員開始增加難度,從兩個食物放置點到三個、五個、七個越來越多。同時幹擾因素也在增加,比如障礙物、陽光、溫度等條件。實驗組按照這個方法模擬出了“東京地形圖”,讓黏菌嘗試規劃路線。

作為世界上最高效的鐵路系統之壹,東京鐵路系統是無數人的心血,就算是經驗豐富的工程師團隊,也需要熬幾個通宵才能拿定主義。真實建立起這張網絡,更是足足用了十幾年的時間才完成。而黏菌僅僅用了不到壹天的時間,就完成了規劃,實在讓人大開眼界。

雖然這個實驗無法完全模擬東京地形場景,但黏菌能推算出最優路徑,這已經是很了不起的事情了。為此,人們紛紛提出問題:黏菌究竟是怎麽記住食物的呢?

黏菌的“記憶”

動物能記住食物的位置,是因為有高度發達的大腦系統,幫助它記憶。但黏菌沒有大腦和神經系統,卻能夠記住食物的來源,的確讓人意想不到,如果能夠解開這個密碼,或許會給生物界帶來壹場革命。

關於黏菌記憶的方法,德國生物學家用壹篇論文探討了黏菌是如何通過內部結構來“記憶”食物位置的。黏菌的結構相比於哺乳動物來說,要簡單得多,僅由交錯的管狀結構組成。

在我們的印象裏,簡單的生物就應該進行簡單的活動,但黏菌可不單單如此,就比如黏菌獲取和儲存信息的方式,就壹直是壹個迷。不過科學家還是破譯了壹部分關於黏菌“記憶”的秘密,在黏菌的身體和食物接觸到之後,自身會釋放壹種物質。

這種物質能夠軟化接觸食物部分的管狀網絡,使得接觸食物的部分結構在內部壓力的作用下變得更加粗壯。而黏菌就能通過管道的粗細,向著食物擴張,同時移除較細的無用管道。這樣的話,就算原來的地方沒有食物了了,黏菌依舊能通過管道結構記住食物來源。

但這也僅僅能解釋部分問題,就連軟化物質的成分都還沒有解析除了,想要真正解開這個密碼,還需要很長的時間。不過這起碼已經有了解答的思路了,相信用不了多久就能再進壹步。

總結

黏菌是眾多神奇物種中的壹種,在這些物種身上還有很多難以解釋的秘密,如果能夠完全解開,說不定能讓人類生物科技再進壹步!