Слизовики слизькі, туманні істоти.
Вони не є справжніми пліснявами. Вони навіть не гриби. Більшість свого життя вони існують або у вигляді плазмодіїв, або у вигляді амеб, і відмовляються підкорятися жорстким структурам, які керують іншими формами життя.
Слизовики також відомі тим, що, не маючи мозку або навіть нервової системи, якимось чином демонструють поведінку, яку можна було б описати як розумну.
Але що координує цей колективний рух? Чи є насправді центральна сила?
Нове дослідження, опубліковане у журналі PRX Life, показує, що існує, але, ймовірно, не та, про яку ви думаєте.
Найвідоміший слизовик та головний герой багатьох наукових експериментів — це яскраво-жовтий Physarum polycephalum, наукова назва якого приблизно перекладається як «маленька бульбашка з безліччю голів».
Це досить влучно: як в плазмодія, його одноклітинна структура є, по суті, великим мішком клітинних ядер та слизу.
Цей розгалужений, безформний спосіб життя робить його фізично рухливішим, ніж гриби, за які його колись помилково приймали. Коли у P. polycephalum закінчується їжа, він може переповзти до наступної соковитої колоди.
Але це дивне пересування не є сліпим пошуком. Слизовики якимось чином здатні проходити лабіринти у пошуках їжі та запам'ятовувати, як знайти її знову.
І, загалом, вони можуть «приймати рішення», обираючи певну дію з альтернатив.
Тепер вчені в Німеччині та США почали розуміти, як може працювати це децентралізоване ухвалення рішень.
Оскільки P. polycephalum не має ні мозку, ні нервової системи, визначення «прийняття рішень» тут сильно відрізняється від того, що може використовуватися в дослідженнях поведінки тварин.
Але це може багато розповісти нам про те, як системи без нейронів знаходять спосіб адаптувати поведінку без необхідності низхідного контролю.
Слизовик дійсно уникає синього світла, що означає можливість «заманити» його в пастку, що складається лише з променів хвиль, що світяться, з довжиною хвилі 470 нм.
Однак, як показують кадри з нового дослідження, слизовик, що голодує, намагається вирватися з-під своїх синіх світлових бар'єрів у пошуках їжі, випускаючи невеликі локалізовані виступи, щоб знайти шлях назовні.
У моменти, що передують цьому, здається, що він пузириться, вирує, смикається, пульсує - поки не виривається назовні, звільнившись від пастки.
"На відміну від нервової системи, P. polycephalum використовує ритмічні перистальтичні скорочення для управління внутрішніми потоками та перерозподілу маси, що дозволяє йому адаптуватися до навколишнього середовища", - пояснюють біолог-фізик Ліза Шик з Технічного університету Мюнхена та її колеги у звіті про свої результати.
"Однак, хоча попередні дослідження були зосереджені на результатах цих рішень, основні механічні принципи, що керують цим масовим переміщенням, залишаються невідомими".
Використовуючи пастки із синім світлом, Шик та її команда досліджували шляхи пересування P. polycephalum у ситуаціях, що загрожують життю.
Використані в експерименті світлові пастки трохи нагадують трафарети для геометричних фігур, які ви могли використовувати у дитинстві.
Синє світло падає на поверхню агарового желе, перериваючись проміжками: областями без світла, які набувають форми різних двовимірних геометричних фігур (таких як трикутник, квадрат або шестикутник).
Вчені поміщали голодних слизовиків у ці вільні від світла області, утримуючи їх — але лише на якийсь час.
Плазмодії, що підганялися голодом, починали рости протягом години, а потім з ентузіазмом розширювали свою щільну мережу канальців, щоб дослідити й заповнити пастку.
Протягом цієї дослідницької фази рух слизовиків регулюється свого роду локалізованим цитоплазматичним потоком - потоком клітинної рідини, що рухається молекулярними скороченнями.
У пошуках їжі та свободи цвілі обережно витягували невеликі виступи у полі синього світла у всіх напрямках. Більшість їх швидко втягувалися, але деякі витягувалися так далеко, що цвілі знаходили спосіб вибратися.
"Невеликі виступи з'являються по всьому периметру пастки (виступи для дослідження), проте втеча відбувається тільки поблизу найдовшої осі всередині фігури", - пояснюють дослідники.
Під «найдовшою віссю» вони мають на увазі найдовшу можливу лінію, яку можна провести поперек фігури. Що здається трохи дивним: чому вибирають найдовший шлях, а не найкоротший?
Дослідники вважають, що це пов'язано зі способом пересування слизовиків.
"Лише з часом організм зрештою обирає найефективніший для пересування спосіб скорочення, який збігається з втечею", — пояснюють дослідники.
Пам'ятаєте ці ритмічні скорочення?
Щоразу, коли слизовик перевіряє шлях до порятунку, він фактично перебудовує своє тіло, дозволяючи перистальтичним скороченням поширюватися по всьому тілу, щоб знайти найбільш ефективний спосіб пересування.
Чим довший шлях, тим більше тиску можуть створити перистальтичні скорочення цвілі, а це означає, що вона може виштовхнути більше своєї липкої маси назовні за один раз.
"Форма пастки зрештою визначає найбільш ефективний спосіб транспортування, дозволяючи тиску накопичуватися вздовж найдовшої осі та забезпечуючи плазмодіальний вихід", - пояснює команда.
Таким чином, хоча може здатися, що слизовик «приймає рішення» про те, в якому напрямку рухатись, це дослідження показує, що насправді це залежить від механічних процесів, що включають потоки рідини.
"Наші результати дають уявлення про механіку прийняття рішень у не нейронних організмів, проливаючи світло на те, як децентралізовані системи обробляють обмеження навколишнього середовища для управління адаптивною поведінкою", - роблять висновок Шик та її команда.
