黏糊糊的生命

2019年10月,法国巴黎动物园举办了一场独特的展览。在展出的一个玻璃罐里,生活着一种没有大脑的生物,尽管它并没有记忆系统,却能建立高效的信息网络。这种生物名叫黏菌,也被称为“黏球”。

黏菌是一种类似变形虫的生物体的集合,并不是单独的个体。大多数黏菌都是单细胞微生物,小到肉眼根本看不见。但在准备繁殖时,它们的体形会变大,形成可以向外释放孢子的子实体或“孢子囊”。虽然其释放孢子的形式与真菌相似,但黏菌与真菌的关系很远。黏菌释放出的孢子中有些会形成新的单细胞黏菌,开始新的生命循环。

可以变形成超级细胞的绒泡菌。

世界各地都有黏菌的身影。黏菌喜欢生活在枯树的树枝或树干上,也喜欢生活在落叶堆中。黏菌以其他微生物为食,比如酵母菌和细菌。如果没有黏菌,这些微生物可能会失去制约,疯狂繁殖。黏菌有很多种颜色,有的黏菌非常漂亮,比如团网菌;有的黏菌可以形成华丽的树状孢子;而一种俗称“狗唾沫”的黏菌,看上去却可能没那么吸引人。

聪明的黏菌

“变形体”黏菌是一个特别有趣的群体,它们进化出了一种寻找食物的奇特方式。它们平时大多数时间是一个个单独的细胞,在特殊的化学信号刺激下,它们融合成一个含有成千上万细胞核的超级细胞团,最大半径可达10米。

绒泡菌是此次巴黎展览中的黏菌明星,它经常伸出手指般的卷须。为了寻找食物,这种卷须每天可以长出大约1厘米。在过去十年里,人们不断发现黏菌所具有的“超能力”,其中最著名的是绒泡菌在迷宫中寻找路径的能力:它之所以能在迷宫中找到食物,是因为它能够感知自己留下的踪迹,从而让它能避开之前探索过的区域。

科学家发现,绒泡菌也具有一种原始的学习能力。黏菌总体上会趋利避害,如果克服不利因素有助于获得食物,黏菌就会克服它们。比如,当黏菌的一根卷须在探寻食物的路上受到一些物质(比如盐或咖啡因)的负面刺激时,受刺激的部位会意识到这是错误路径,于是迅速缩回,转而往其他路径寻找食物。但如果它发现总是可以通过有益的刺激找到食物来源时,就学会借助这种刺激去获得食物。黏菌之间会传递信息、分享经验,还会通过与其他从未遇到过风险的黏菌融合来传递信息。更有趣的是,即使团状的黏菌进入了干燥的冬眠状态,这种传递也会持续数周。

黏菌可以在迷宫中找到食物。绒泡菌繁殖期形成的孢子囊。<i

路线设计师

黏菌的行为表明,即使是简单的生物体,也可以表现出通常在有大脑的动物身上才有的行为,由此提醒我们应重新审视单细胞生物。

科学家利用化学味蕾来控制黏菌运动,使其有效地追踪食物。这个方法引起了城市规划者和交通工程师的兴趣。科学家在培养皿中,模拟乡镇和城市的位置,通过将黏菌最喜欢的食物(燕麦粥)放置在目标位置,并让黏菌自主“设计”觅食路线,使研究人员可以借鉴或深入了解如何布置最合适的路线。例如,通过这个方法他们了解到日本东京的铁路系统是世界上最高效的系统之一,因为当燕麦被用来绘制城市火车站的比例布局时,黏菌在食物来源之间产生的卷舌状路线与城市的实际铁路网十分吻合。另外,通过这个方法可以判断美国的公路网效率不高。

黏菌可為复杂的路线设计提供参考。

现在,这种简单方法甚至吸引了想要探索宇宙中暗物质下落的宇宙学家的兴趣。通过观察黏菌在食物来源之间的生长连接方式而产生的算法,为科学家提供了一个探索宇宙中暗物质分布的有用模型。科学家发现,黏菌的细丝和暗物质构成的丝状网络结构基本重合。通过观察黏菌网络,科学家可以大概猜测暗物质在宇宙中的分布。这种方法已被多次证明有效。

目前世界上有大约900种已知的黏菌,但很可能还有更多的黏菌以及它们的奇妙行为等待被发现。比如,最近的一个有趣的发现是,有些种类的黏菌“养殖”细菌的方式与切叶蚁养殖真菌的方式相似。黏菌在新的地方繁殖时,会携带一种细菌到新的家园中“养殖”,然后以其为食。或许我们对黏菌的研究越深入,就越能从它们身上看到自己的影子。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年10月31日 下午8:40。
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