黏菌在实验中能够记忆食物来源,规划高效路径,它们是如何做到的?
相信大家对于黏菌的印象,应该来自于一个实验,科学家在培养基中堆放了一些食物,用来模拟城市群。然后将黏菌放在里面培养,开始黏菌在培养基里全范围扩张,得找到食物后就开始去除不必要的部分,最终出现了一个交通网格。
用这张黏菌制造的“交通网格”和东京现有的铁路系统图对比,发现两者几乎没有太大的差异。唯一不同的是,东京铁路系统是专家用几十年时间规划完成的,而黏菌完成这件事只用了数个小时。可见,在自然界中,黏菌是不折不扣地规划大师。
这也引起了大家对于黏菌的好奇,究竟是什么原因让黏菌“记住”食物来源的?黏菌究竟是真菌还是细菌呢,为什么为协同行动?黏菌就像是一团神秘物质,让人神往,今天我们就来看看这个物种的特性。
黏菌的自然界定位与其它细菌和真菌相比,黏菌有着很多奇怪的性质,生物学家在发现这种生物后,关于黏菌的分类思考了很久。主要原因是黏菌存在两种截然不同的状态,在黏菌生长期的时候,是没有细胞壁的原生质团,形态和变形虫很像,被人称之为“变形体阶段”。
但是大多数原生生物,比如变形虫,都是以个体为单位生存的,相互之间不怎么联系。而黏菌在食物紧缺的时候,就会发出“集结令”,将周围的黏菌逐渐聚拢在一起,形成一个集合体,协同运动寻找食物,这是其它原生生物无法比拟的。
而到了繁殖期,黏菌又会变得像真菌一样,慢慢向外延伸,长出类似蘑菇一样的组织。科学家将这个时期的黏菌称之为“子实体阶段”。最后拥有无数细胞壁的黏菌孢子会从中长出,并且进行有性繁殖,这样的手段看起来很像真菌生物。
从上面这些分析来看,黏菌拥有细菌和真菌的部分特征,为了归类这种生物,生物学家只能从中取舍,归为“原生生物界”,单独列一个黏菌门。虽然看起来粗糙了一点,但这也是没有办法的办法。
“聪明”的黏菌黏菌是一种原生生物,按理说是以细胞为个头存在,但黏菌集结起来之后,就会显现出特殊的“智慧”,比如走迷宫。日本对于黏菌的研究很深入,同时也做过一些有趣的实验,比如“迷宫实验”。
实验人员在迷宫中的终点和起点都放置一些食物,一***有四条不同的线路能将两处连接在一起。黏菌在面对这样的考验时,通常会在培养基中全面延展自己的细胞质,以此来找到食物的位置。
找到食物之后,黏菌们就会逐渐收缩多余的部分,从四条路径中留下最节俭的路径。并且不管更换多少次迷宫,黏菌集体好像都能集体出动,最终找到最合适、最省力的通道。
以这个实验为基础,实验人员开始增加难度,从两个食物放置点到三个、五个、七个越来越多。同时干扰因素也在增加,比如障碍物、阳光、温度等条件。实验组按照这个方法模拟出了“东京地形图”,让黏菌尝试规划路线。
作为世界上最高效的铁路系统之一,东京铁路系统是无数人的心血,就算是经验丰富的工程师团队,也需要熬几个通宵才能拿定主义。真实建立起这张网络,更是足足用了十几年的时间才完成。而黏菌仅仅用了不到一天的时间,就完成了规划,实在让人大开眼界。
虽然这个实验无法完全模拟东京地形场景,但黏菌能推算出最优路径,这已经是很了不起的事情了。为此,人们纷纷提出问题:黏菌究竟是怎么记住食物的呢?
黏菌的“记忆”动物能记住食物的位置,是因为有高度发达的大脑系统,帮助它记忆。但黏菌没有大脑和神经系统,却能够记住食物的来源,的确让人意想不到,如果能够解开这个密码,或许会给生物界带来一场革命。
关于黏菌记忆的方法,德国生物学家用一篇论文探讨了黏菌是如何通过内部结构来“记忆”食物位置的。黏菌的结构相比于哺乳动物来说,要简单得多,仅由交错的管状结构组成。
在我们的印象里,简单的生物就应该进行简单的活动,但黏菌可不单单如此,就比如黏菌获取和储存信息的方式,就一直是一个迷。不过科学家还是破译了一部分关于黏菌“记忆”的秘密,在黏菌的身体和食物接触到之后,自身会释放一种物质。
这种物质能够软化接触食物部分的管状网络,使得接触食物的部分结构在内部压力的作用下变得更加粗壮。而黏菌就能通过管道的粗细,向着食物扩张,同时移除较细的无用管道。这样的话,就算原来的地方没有食物了了,黏菌依旧能通过管道结构记住食物来源。
但这也仅仅能解释部分问题,就连软化物质的成分都还没有解析除了,想要真正解开这个密码,还需要很长的时间。不过这起码已经有了解答的思路了,相信用不了多久就能再进一步。
总结黏菌是众多神奇物种中的一种,在这些物种身上还有很多难以解释的秘密,如果能够完全解开,说不定能让人类生物科技再进一步!