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科学研究：黏菌能记住食物来源
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科学研究：黏菌能记住食物来源
多头绒泡菌
跟所有黏菌一样，多头绒泡菌（Physarum polycephalum）没有大脑和神经系统，但它却能神奇地“记住”食物所在的位置，以备不时之需。德国马克斯·普朗克动力学与自组织研究所的生物物理学家米尔娜·克拉马尔（Mirna Kramar）和卡伦·阿利姆（Karen Alim）发表了一篇研究论文，描述了这种黏菌如何通过改变自身内部结构来“记忆”食物的位置。
虽然黏菌仅由交错的管状结构组成，是一类非常简单的生物，但它们却能解决多种关于优化的复杂问题，比如找到通过迷宫的最短路径。简单的“刺激-反应”活动模式（例如向某种分子浓度升高的方向爬行或避免有害的机械刺激）显然无法解释多头绒泡菌的这种能力。长期以来，多头绒泡菌获取和存储信息的机制都是一个未解之谜。
图片来源：pixabay
最近，发表于《美国科学院院刊》（PNAS）的一项研究表明，当多头绒泡菌的身体与食物接触时，它们会释放出一种物质。这种物质能够软化接触部位的管状网络的凝胶状管壁，使这部分管状结构能在内部压力的作用下变粗。黏菌会沿着这些较粗的管状结构扩张，而较细的管状结构则会被移除。这样一来，即使该处已经没有食物了，这些较粗的管状结构也能有效地记录之前食物所在的位置，因为它们直接影响了黏菌的运动方向。
目前，研究人员还不知道这种软化物质的具体成分，但通过对管径变化进行建模，他们发现这很可能是一种通过流动和扩散进行传播的可溶性物质。研究团队表示，这种机制在其他“生命流动网络”中也很常见，比如脊椎动物的血管系统。
德国不来梅大学的物理学家汉斯-金特·德贝赖纳（Hans-Günther Döbereiner，并未参与这项研究）表示，克拉马尔和阿利姆“出色地探明了黏菌的‘记忆’功能的力学生物学机制”。他表示，今后在有关黏菌执行复杂任务的研究中，需要更关注“分子信号、调控黏菌行为的细胞液的材料特性及其流动模式”。
图片来源：pixabay
美国新泽西理工学院的生物学家西蒙·加尼尔（Simon Garnier，并未参与这项研究）认为，之前就有研究调查了黏菌如何对过往经验进行编码，此次研究正是在前人的工作基础上开展的。他说，研究人员提出的模型“很好地解释了黏菌‘记住’食物位置的机制”。加尼尔补充说，这可能有助于网络优化和路由算法等领域的发展，就像蚁群曾给我们带来的启发一样。
撰文：拉尔斯·菲舍尔（Lars Fischer）
翻译：龚聪
引进来源：环球科学
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跟所有黏菌一样，多头绒泡菌（Physarum polycephalum）没有大脑和神经系统，但它却能神奇地“记住”食物所在的位置，以备不时之需。德国马克斯·普朗克动力学与自组织研究所的生物物理学家米尔娜·克拉马尔（Mirna Kramar）和卡伦·阿利姆（Karen Alim）发表了一篇研究论文，描述了这种黏菌如何通过改变自身内部结构来“记忆”食物的位置。
虽然黏菌仅由交错的管状结构组成，是一类非常简单的生物，但它们却能解决多种关于优化的复杂问题，比如找到通过迷宫的最短路径。简单的“刺激-反应”活动模式（例如向某种分子浓度升高的方向爬行或避免有害的机械刺激）显然无法解释多头绒泡菌的这种能力。长期以来，多头绒泡菌获取和存储信息的机制都是一个未解之谜。
图片来源：pixabay
最近，发表于《美国科学院院刊》（PNAS）的一项研究表明，当多头绒泡菌的身体与食物接触时，它们会释放出一种物质。这种物质能够软化接触部位的管状网络的凝胶状管壁，使这部分管状结构能在内部压力的作用下变粗。黏菌会沿着这些较粗的管状结构扩张，而较细的管状结构则会被移除。这样一来，即使该处已经没有食物了，这些较粗的管状结构也能有效地记录之前食物所在的位置，因为它们直接影响了黏菌的运动方向。
目前，研究人员还不知道这种软化物质的具体成分，但通过对管径变化进行建模，他们发现这很可能是一种通过流动和扩散进行传播的可溶性物质。研究团队表示，这种机制在其他“生命流动网络”中也很常见，比如脊椎动物的血管系统。
德国不来梅大学的物理学家汉斯-金特·德贝赖纳（Hans-Günther Döbereiner，并未参与这项研究）表示，克拉马尔和阿利姆“出色地探明了黏菌的‘记忆’功能的力学生物学机制”。他表示，今后在有关黏菌执行复杂任务的研究中，需要更关注“分子信号、调控黏菌行为的细胞液的材料特性及其流动模式”。
图片来源：pixabay
美国新泽西理工学院的生物学家西蒙·加尼尔（Simon Garnier，并未参与这项研究）认为，之前就有研究调查了黏菌如何对过往经验进行编码，此次研究正是在前人的工作基础上开展的。他说，研究人员提出的模型“很好地解释了黏菌‘记住’食物位置的机制”。加尼尔补充说，这可能有助于网络优化和路由算法等领域的发展，就像蚁群曾给我们带来的启发一样。
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