Immagina di camminare in una foresta e di rotolare con il piede su un tronco d’albero caduto. Sulla parte inferiore c’è qualcosa di umido e giallo – un po’ come qualcosa su cui avresti potuto starnutire, se quella cosa fosse stata giallo banana e si fosse diffusa in rami frattali ordinati.
Quello che stai guardando è la forma del plasmodio Vesarum polycephalum, Muffa melmosa a più teste. Come altre muffe melmose presenti in natura, svolgono un importante ruolo ecologico, aiutando a decomporre la materia organica per il riciclaggio nella rete alimentare.
Questo strano piccolo organismo non ha cervello o sistema nervoso: il suo corpo giallo brillante è solo una singola cellula. Queste specie di muffe melmose hanno prosperato, più o meno immutate, per un miliardo di anni nei loro habitat umidi e in decomposizione.
E nell’ultimo decennio, il modo in cui pensiamo alla cognizione e alla risoluzione dei problemi è cambiato.
“Penso che sia lo stesso tipo di rivoluzione che è avvenuta quando le persone si sono rese conto che le piante possono comunicare tra loro”, afferma la biologa Audrey Dussautour del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica.
“Anche questi piccoli microbi possono imparare. Ti dà un po’ di umiltà.”
P. multitesta nel suo ambiente naturale. (KayD / iNaturalist, CC BY-NC)
P. Multi-testa – Dussutour è stato adorabilmente soprannominato “The Blob” – non proprio raro. Possono essere trovati in ambienti bui, umidi e freschi come lettiera di foglie sul suolo della foresta. È anche molto strano; Anche se lo chiamiamo “muffa”, in realtà non è un fungo. Inoltre non è animale o vegetale, ma un membro del Primo Regno – una sorta di gruppo onnicomprensivo di tutto ciò che non può essere classificato con precisione negli altri tre regni.
Inizia la sua vita come tante singole cellule, ognuna con un singolo nucleo. Quindi si uniscono per formare un file PlasmodioLo stadio della vita vegetativa in cui un organismo si nutre e cresce.
In questa forma, diffondendosi nelle vene per cercare cibo ed esplorare il suo ambiente, è ancora una singola cellula, ma contiene milioni o addirittura miliardi di nuclei che nuotano nel fluido citoplasmatico intrappolato all’interno della membrana giallo brillante.
Percezione senza mente
Come tutti gli esseri viventi, P. multitesta Deve essere in grado di prendere decisioni sul suo ambiente. Ha bisogno di trovare cibo ed evitare il pericolo. Ha bisogno di trovare le condizioni ideali per il suo ciclo riproduttivo. Ed è qui che il nostro piccolo amico giallo diventa davvero interessante. P. multitesta Non ha un sistema nervoso centrale. Non ha nemmeno tessuti specializzati.
Tuttavia, può risolvere enigmi complessi, come labirinti, e ricordare nuovi materiali. Il tipo di compiti che pensavamo potessero svolgere solo gli animali.
“Stiamo parlando di cognizione senza cervello, ovviamente, ma anche senza neuroni. Quindi i meccanismi sottostanti, l’intera struttura ingegneristica per come gestisce le informazioni è molto diversa dal modo in cui funziona il tuo cervello”, il biologo Chris Reed della Macquarie University in Australia sito web Tell ScienceAlert.
“Fornendogli le stesse sfide di risoluzione dei problemi che tradizionalmente abbiamo presentato agli animali con il cervello, possiamo iniziare a vedere come questo sistema fondamentalmente diverso può arrivare allo stesso risultato. Si scopre che per molte di queste cose – che noi ho sempre pensato che richiedesse un cervello o un qualche tipo di sistema.” Elaborazione delle informazioni più elevata – questo non è sempre necessario.”
(David Villa / ScienceImage / CBI / CNRS)
P. multitesta Ben noto alla scienza. Per decenni è stata, come spiega il fisico Hans-Günter Dobrenner dell’Università di Brema in Germania, “la spina dorsale della biologia cellulare”. Era facile da riprodurre, conservare e studiare.
Tuttavia, con lo sviluppo dei nostri strumenti di analisi genetica, organismi come topi o linee cellulari come HeLa e . P. Multi-testa Cadde sul ciglio della strada.
Nel 2000, il biologo Toshiyuki Nakagaki di RIKEN in Giappone ha portato il piccolo mostro fuori dalla pensione, non per la biologia cellulare. il suo giornale, pubblicato in natura, intitolato “Maze Solving by Amoebic” – è proprio così P. Multi-testa È stato realizzato. Nakagaki e il suo team hanno posizionato un pezzo di plasmodio a un’estremità del labirinto, una ricompensa in cibo (avena, perché P. multitesta Piace batteri della farina d’avena) Nell’altro, hanno visto cosa è successo.
I risultati sono stati sorprendenti. Questo strano piccolo organismo è riuscito a trovare la via più veloce attraverso ogni labirinto lanciatogli.
“Ciò ha portato a una raffica di ricerche su altri tipi di scenari più impegnativi con cui possiamo testare la muffa melmosa”, afferma Reed.
“Quasi tutti questi sono stati sorprendenti in un modo o nell’altro, sorprendendo i ricercatori su come effettivamente si comportava la muffa melmosa. Ha anche rivelato alcuni limiti. Ma soprattutto, è stata una spedizione su come questa semplice creatura svolge i compiti che le sono sempre stati assegnati e creduto di essere il dominio di esseri superiori”.
pieno di sorprese
Nakagaki ha ricreato la metropolitana di Tokyo, con i nodi della stazione contrassegnati con l’avena; P. Multi-testa Quasi esattamente ricreato – Fatta eccezione per la versione con muffa melmosa, era più potente da danneggiare, dove se il collegamento veniva tagliato, il resto della rete poteva andare avanti.
Tuttavia, un altro team di ricercatori ha scoperto che l’oggetto iniziale potrebbe risolvere in modo efficiente il problema del commesso viaggiatore, un compito matematico estremamente complesso che i programmatori usano abitualmente per testare gli algoritmi.
All’inizio di quest’anno, un team di ricercatori ha scoperto che P. Multi-testa Può “ricordare” dove è stato precedentemente trovato il cibo in base alla struttura delle vene in quella zona. Ciò ha fatto seguito a precedenti ricerche di Dassuttor e dei suoi colleghi, che hanno scoperto che i grumi di muffa appiccicosa possono apprendere e ricordare i materiali che non gli piacciono e trasmettere tali informazioni ad altri grumi di muffa appiccicosa una volta che si uniscono.
“Sono ancora stupito di quanto sia complicato in qualche modo perché ti sorprende sempre con l’esperienza e non farà mai esattamente quello che scegli di fare”, dice Desthor.
In un caso, il suo team stava testando un mezzo di crescita utilizzato per le cellule dei mammiferi e voleva vedere se il viscoso lo avrebbe apprezzato.
“Lui lei odiato Lui lei. Ha iniziato a costruire questa strana struttura 3D in modo da poter andare avanti e scappare. E io dico: “Oh mio Dio, questo è un essere vivente”.
rete di elaborazione شبكة
Sebbene sia tecnicamente un organismo unicellulare, P. Multi-testa Viene considerata una rete che mostra un comportamento collettivo. Ogni parte dello stampo viscoso opera in modo indipendente e scambia informazioni con le sezioni adiacenti, senza elaborazione centrale.
“Penso che l’analogia sarebbe con i neuroni nel cervello”, dice Reed. “Hai un cervello composto da molti neuroni – è lo stesso per la muffa melmosa”.
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PHYSARM polycephalum, “il punto”
Aspetto della rete
Onde di oscillazione#Liquido viscoso pic.twitter.com/kJUhH0w05a– Audrey Dussautre (@Docteur_Drey) 3 aprile 2021
Questa analogia con il cervello è davvero interessante e non sarebbe la prima volta P. multitesta È stato paragonato a una rete di neuroni. La topologia e la struttura delle reti cerebrali e dei punti di muffa melmosa sono molto simili ed entrambi i sistemi mostrano oscillazioni.
Non è del tutto chiaro come le informazioni vengano pubblicate e condivise nello stampo della melma, ma lo sappiamo P. multitestaLe vene si contraggono per agire come una pompa peristaltica, spingendo il fluido citoplasmatico da una sezione all’altra. Le oscillazioni di questo fluido sembrano coincidere con incontri con stimoli esterni.
“Si pensa che queste oscillazioni trasmettano informazioni ed elaborino le informazioni, nel modo in cui interagiscono e producono effettivamente comportamenti allo stesso tempo”, dice Döbereiner a ScienceAlert.
“Se hai una rete di Visarum Andando a un certo cibo, cambia il suo schema di oscillazione quando incontra lo zucchero: inizia a oscillare più velocemente. A causa di queste oscillazioni più veloci, l’intero organismo inizia a cambiare il suo schema di oscillazione e inizia a fluire nella direzione in cui è stato trovato il cibo.
Lui e i suoi colleghi Articolo pubblicato di recente Il che mostra che queste oscillazioni sono insolitamente simili alle oscillazioni osservate nel cervello, solo un sistema idrodinamico piuttosto che segnali elettrici.
“Ciò che è rilevante non è tanto che oscilla e come viene trasmessa l’informazione”, spiega, ma oscilla e che la topologia è rilevante: un neurone connesso a 100 o solo due neuroni; È un neurone connesso solo ai suoi vicini o è connesso ad altri neuroni molto lontani?
P. Multi-testa Cresce su un modello a grandezza naturale di un teschio umano. (Andrew Adamatsky, Vita artistica, 2015)
Definizione di cognizione
Per quanto eccitanti possano sembrare le sue avventure, qualsiasi ricercatore che lavori con lei te lo dirà. P. multitesta Non un cervello in sé. Non è in grado di elaborare ad alto livello o di ragionamento astratto, per quanto ne sappiamo.
Né è probabile che si evolva in qualcosa di simile a un cervello, per quanto possa sembrare un concetto intrigante. L’organismo ha avuto un miliardo di anni per farlo e non mostra alcun segno di voler andare in quella direzione (anche se a qualcuno degli scrittori di fantascienza piace l’idea, si senta libero di impegnarsi con essa).
In termini di biologia generale, la muffa melmosa è abbastanza semplice. E con questo stesso fatto, cambia il modo in cui intendiamo la risoluzione dei problemi.
Proprio come gli altri esseri viventi, ha bisogno di cibo, ha bisogno di navigare nel suo ambiente e ha bisogno di un posto sicuro dove crescere e riprodursi. Questi problemi possono essere complessi, tuttavia P. Multi-testa Può essere risolto dalla sua struttura cognitiva molto limitata. Lo fa nel suo modo semplice e con i suoi limiti, dice Reed, “ma questa è di per sé una delle cose belle del sistema”.
In un certo senso, ci lascia con un organismo – una bolla umida, appiccicosa e amante dell’umidità – la nostra percezione è fondamentalmente diversa dalla nostra. E come la metropolitana di Tokyo, questo può insegnarci nuovi modi per risolvere i nostri problemi.
“Ci insegna la natura dell’intelligenza, in realtà, sfida alcuni punti di vista e amplia sostanzialmente il concetto”, afferma Reed.
“Ci costringe a sfidare queste convinzioni umane a lungo incentrate sul fatto che siamo unici e capaci di molto più delle altre creature”.
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