ราเซลล์เดียวที่ไม่มีระบบประสาทจำสถานที่ที่เต็มไปด้วยอาหาร

ความสามารถในการจัดเก็บและเรียกค้นข้อมูลทำให้สิ่งมีชีวิตมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนเมื่อค้นหาอาหารหรือ

หลีกเลี่ยงสภาพแวดล้อมที่เป็นอันตรายและดั้งเดิมเกี่ยวข้องกับสิ่งมีชีวิตที่มีระบบประสาท การศึกษาใหม่ท้าทายมุมมองนี้ โดยเผยให้เห็นความสามารถอันน่าทึ่งของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่มีไดนามิกสูงในการจัดเก็บและเรียกค้นข้อมูลเกี่ยวกับสภาพแวดล้อมของมัน

เชื้อรา Physarum polycephalum ได้รับทศวรรษที่ผ่านมาทำให้นักวิจัยงงงวย สิ่งมีชีวิตที่เป็นเอกลักษณ์นี้ซึ่งมีอยู่ที่ทางแยกระหว่างอาณาจักรของสัตว์พืชและเชื้อราให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับประวัติศาสตร์วิวัฒนาการของยูคาริโอตในยุคแรก ๆ ร่างกายของมันเป็นเซลล์เดียวขนาดยักษ์ที่ทำจากท่อที่เชื่อมต่อกันซึ่งก่อให้เกิดเครือข่ายที่ซับซ้อน เซลล์ที่มีลักษณะคล้ายอะมีบาเดี่ยวนี้สามารถยืดได้หลายเซนติเมตรหรือเป็นเมตรและเป็นเซลล์ที่ใหญ่ที่สุดในโลกใน Guinness Book of Records

ความสามารถที่น่าทึ่งของแม่พิมพ์เมือกการแก้ปัญหาที่ซับซ้อนเช่นการค้นหาเส้นทางที่สั้นที่สุดผ่านเขาวงกตทำให้เธอได้รับฉายาว่าเป็นเซลล์เดียวที่ชาญฉลาด และยังสร้างความประหลาดใจให้กับชุมชนการวิจัยและตั้งคำถามเกี่ยวกับการตัดสินใจในระดับพื้นฐานที่สุดของชีวิต ความสามารถในการตัดสินใจของ Physarum นั้นน่าประทับใจอย่างยิ่งเนื่องจากเครือข่ายท่อของมันอยู่ระหว่างการปรับโครงสร้างใหม่อย่างรวดเร็วขยายและทำลายอย่างต่อเนื่องโดยไม่มีศูนย์กลางในการจัดการการตัดสินใจ - ระบบประสาท นักวิจัยพบว่าร่างกายสานความทรงจำเกี่ยวกับอาหารที่พบโดยตรงในสถาปัตยกรรมของเครือข่ายและใช้ข้อมูลที่เก็บไว้เพื่อทำการตัดสินใจในอนาคต

“มันน่าสนใจมากเมื่อโครงการพัฒนาขึ้นจากการสังเกตการทดลองอย่างง่าย เราสังเกตการอพยพและการให้อาหารของสิ่งมีชีวิต และพบรอยประทับที่ชัดเจนของแหล่งอาหารบนโครงสร้างของท่อที่หนาและบางกว่าของเครือข่ายหลังจากการให้อาหารเป็นเวลานาน เมื่อพิจารณาจากการปรับโครงสร้างเครือข่าย P. polycephalum ที่มีไดนามิกสูง ความคงอยู่ของรอยประทับนี้ได้ก่อให้เกิดแนวคิดที่ว่าสถาปัตยกรรมเครือข่ายนั้นอาจทำหน้าที่เป็นความทรงจำของอดีต อย่างไรก็ตาม ก่อนอื่นเราต้องอธิบายกลไกการสร้างรอยประทับแห่งความทรงจำก่อน”

Karen Alim หัวหน้ากลุ่มฟิสิกส์ชีวภาพและการสร้างสัณฐานวิทยาที่ MPIDS และศาสตราจารย์ด้านทฤษฎีเครือข่ายทางชีวภาพที่ TUM

เพื่อค้นหาว่าเกิดอะไรขึ้นนักวิจัยรวมการสังเกตด้วยกล้องจุลทรรศน์ของการปรับเครือข่ายท่อด้วยการสร้างแบบจำลองทางทฤษฎี การเผชิญหน้ากับอาหารทำให้เกิดการปล่อยสารเคมีที่เดินทางมาจากจุดที่พบอาหารทั่วร่างกายและทำให้ท่อในเครือข่ายของร่างกายอ่อนตัวลงทำให้ร่างกายปรับทิศทางการอพยพไปยังอาหาร

ด้วยเหตุนี้เหตุการณ์การให้อาหารในอดีตจึงฝังอยู่ในลำดับชั้นของเส้นผ่านศูนย์กลางท่อโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการจัดเรียงท่อหนาและบางในเครือข่าย สำหรับสารเคมีที่ทำให้ผิวนวลที่กำลังขนส่งอยู่ท่อหนา ๆ ในเครือข่ายจะทำหน้าที่เป็นทางหลวงในเครือข่ายการขนส่งทำให้สามารถขนส่งไปทั่วร่างกายได้อย่างรวดเร็ว การประชุมก่อนหน้าซึ่งบันทึกไว้ในสถาปัตยกรรมเครือข่ายมีอิทธิพลต่อการตัดสินใจเกี่ยวกับทิศทางการย้ายข้อมูลในอนาคต

ผู้เขียนเน้นย้ำว่าความสามารถของไฟซารัมการสร้างความทรงจำเป็นเรื่องที่น่าสนใจเมื่อพิจารณาจากความเรียบง่ายของเครือข่ายที่มีชีวิตนี้ เป็นเรื่องน่าทึ่งที่ร่างกายอาศัยกลไกง่ายๆ ดังกล่าวแต่ยังจัดการได้อย่างราบรื่น ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นส่วนสำคัญของปริศนาในการทำความเข้าใจพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิตโบราณนี้ และในขณะเดียวกันก็ชี้ให้เห็นถึงหลักการสากลที่เป็นรากฐานของพฤติกรรมดังกล่าว

การค้นพบดังกล่าวอาจทำให้เกิดแรงผลักดันในการนำผลลัพธ์ไปใช้ในการพัฒนาวัสดุอัจฉริยะและการสร้างหุ่นยนต์นุ่ม ๆ ที่เคลื่อนไหวในสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อน

อ่านเพิ่มเติม:

แผนที่แรกที่แม่นยำของโลกถูกสร้างขึ้น คนอื่นผิดอะไร

ดูภาพถ่ายเนบิวล่าดาวเคราะห์ฮับเบิล

นักฟิสิกส์ได้สร้างอะนาล็อกของหลุมดำและยืนยันทฤษฎีของ Hawking นำไปสู่ที่ไหน?