Het vermogen om informatie op te slaan en op te halen geeft een organisme een duidelijk voordeel bij het zoeken naar voedsel
Slijmzwam Physarum polycephalum is geweestdecennia heeft onderzoekers in verwarring gebracht. Dit unieke organisme, dat bestaat op het kruispunt van de koninkrijken van dieren, planten en schimmels, geeft inzicht in de vroege evolutionaire geschiedenis van eukaryoten. Zijn lichaam is een gigantische enkele cel gemaakt van onderling verbonden buizen die complexe netwerken vormen. Deze enkele amoebe-achtige cel kan zich uitstrekken tot enkele centimeters of zelfs meters en is de grootste cel op aarde in het Guinness Book of Records.
De verbazingwekkende eigenschappen van slijmvliezenhet oplossen van complexe problemen, zoals het vinden van de kortste weg door het doolhof, leverde haar de titel van intelligente eencellige op. En het intrigeerde ook de onderzoeksgemeenschap en deed vragen rijzen over besluitvorming op de meest elementaire niveaus van het leven. Het vermogen van Physarum om beslissingen te nemen is vooral indrukwekkend gezien het feit dat het buisvormige netwerk voortdurend snel wordt gereorganiseerd, uitgebreid en afgebroken, terwijl er geen centrum is voor het organiseren van beslissingen: het zenuwstelsel. Onderzoekers hebben ontdekt dat het lichaam herinneringen aan voedselontmoetingen rechtstreeks in de architectuur van het netwerklichaam weeft en opgeslagen informatie gebruikt om toekomstige beslissingen te nemen.
“Het is heel interessant als het project zich ontwikkeltgebaseerd op eenvoudige experimentele observatie. We observeerden het migratie- en voedingsproces van het organisme en vonden lang na de voeding een duidelijke afdruk van de voedselbron op de structuur van de dikkere en dunnere buizen van het netwerk. Gezien de zeer dynamische reorganisatie van het P. polycephalum-netwerk heeft het voortbestaan van deze afdruk aanleiding gegeven tot het idee dat de netwerkarchitectuur zelf zou kunnen dienen als een herinnering aan het verleden. Maar eerst moesten we het mechanisme van de vorming van geheugenimprints verklaren.”
Karen Alim, hoofd van de groep Biologische Fysica en Morfogenese bij MPIDS en hoogleraar Biologische Netwerktheorie bij TUM
Om erachter te komen wat er aan de hand is, onderzoekersgecombineerde microscopische observaties van buisvormige netwerkadaptatie met theoretische modellering. De ontmoeting met voedsel veroorzaakt de afgifte van een chemische stof die door het lichaam reist van waar het voedsel werd gevonden en de buisjes in het netwerk van het lichaam verzacht, waardoor het hele lichaam zijn migratie naar voedsel heroriënteert.
Als gevolg hiervan zijn eerdere voedingsgebeurtenissen ingebed inhiërarchie van buisdiameters, in het bijzonder bij de opstelling van dikke en dunne buizen in het netwerk. Voor de verzachtende chemische stof die momenteel wordt getransporteerd, fungeren de dikke buizen in het netwerk als snelwegen in het transportnetwerk, waardoor ze snel door het lichaam kunnen worden getransporteerd. Eerdere bijeenkomsten, vastgelegd in netwerkarchitectuur, beïnvloeden beslissingen over de toekomstige richting van migratie.
De auteurs benadrukken dat het vermogen van Physarumhet vormen van herinneringen is intrigerend gezien de eenvoud van dit levende netwerk. Het is opmerkelijk dat het lichaam op zo’n eenvoudig mechanisme vertrouwt en dit toch op zo’n soepele manier beheert. Deze resultaten vertegenwoordigen een belangrijk stukje van de puzzel bij het begrijpen van het gedrag van dit eeuwenoude organisme en wijzen tegelijkertijd op universele principes die aan dit gedrag ten grondslag liggen.
Een dergelijke ontdekking zou een impuls kunnen geven aan de toepassing van de resultaten bij de ontwikkeling van intelligente materialen en de creatie van zachte robots die bewegen in complexe omgevingen.
Lees ook:
De eerste nauwkeurige kaart van de wereld is gemaakt. Wat is er mis met de rest?
Kijk naar Hubble-foto's van planetaire nevels.
Natuurkundigen hebben een analoog van een zwart gat gemaakt en de theorie van Hawking bevestigd. Waar leidt het toe?