Слизевик без нервной системы помнит, где была еда

Способность запоминать прошлые события помогает принимать более разумные решения о будущем. Исследователи из Института динамики и самоорганизации Макса Планка (MPIDS) и Мюнхенского технического университета (TUM) определили основу формирования памяти у слизевика Physarum polycephalum, несмотря на отсутствие у него нервной системы.

Новое исследование Мирны Крамар (MPIDS) и профессора Карен Алим (TUM и MPIDS) показывает, что этот высокодинамичный одноклеточный организм может хранить и извлекать информацию о своей среде.

Следы прошлого

Тело Physarum polycephalum — это гигантская одиночная клетка, состоящая из взаимосвязанных трубочек, образующих сложную сеть. Эта амебообразная клетка может достигать нескольких сантиметров или даже метров, фигурируя как самая большая клетка на Земле в Книге рекордов Гиннесса.

Исследователи обнаружили, что организм «вплетает» воспоминания о встречах с пищей непосредственно в архитектуру своей сетевой структуры и использует сохраненную информацию при принятии будущих решений.

Решения направляются памятью

«Мы наблюдали отчетливый отпечаток источника пищи на рисунке более толстых и тонких трубок сети спустя долгое время после кормления», — говорит Карен Алим. Устойчивость этого отпечатка навела на мысль, что сама архитектура сети может служить памятью о прошлом.

Чтобы выяснить механизм, исследователи объединили микроскопические наблюдения за адаптацией трубчатой сети с теоретическим моделированием. Встреча с пищей запускает высвобождение химического вещества, которое распространяется из места обнаружения пищи по всему организму и размягчает трубки в сети, заставляя весь организм переориентировать свою миграцию в сторону еды.

«Постепенное размягчение — это то место, где в игру вступают существующие отпечатки предыдущих источников пищи и где информация хранится и извлекается», — объясняет Мирна Крамар. «Прошлые события кормления закодированы в иерархии диаметров трубок, особенно в расположении толстых и тонких трубок в сети. Для размягчающего химического вещества толстые трубки в сети действуют как магистрали в транспортных сетях, обеспечивая быструю транспортировку по всему организму. Предыдущие встречи, запечатленные в архитектуре сети, влияют на решение о будущем направлении миграции».

Универсальные принципы

«Замечательно, что организм полагается на такой простой механизм и при этом так тонко его контролирует. Эти результаты представляют собой важную часть головоломки в понимании поведения этого древнего организма и одновременно указывают на универсальные принципы, лежащие в основе поведения. Мы представляем потенциальное применение наших выводов в разработке умных материалов и создании мягких роботов, которые перемещаются в сложных средах», — заключает Карен Алим.