720種性別?給這種無腦生物設計廁所好難


720種性別?給這種無腦生物設計廁所好難



出品:科普中國
制作:廖鑫鳳 、盧憲雯、史鳴明、楊蓮(昆明植物研究所國家植物博物館展陳專項辦公室)
監制:中國科學院計算機網絡信息中心
近日,法國一家動物園展出一種特別的生物,外表像真菌、行為像動物的有機體 。 沒有嘴、沒有眼睛但是卻找到食物,沒有大腦但是“學習”走迷宮卻不費勁 。 更神奇的是,即使把它切成兩半,短時間之內還能“自愈”,簡直就是顯示版的“毒液”既視感 。
這種神奇的生物其實是黏菌 。 其實黏菌在現實生活中并不難見,只是多數時候不太容易查覺 。 因為它們的生活方式與習慣跟真菌差不多,喜歡陰暗、潮濕的環境中,黏菌曾一度被劃到真菌界 。 現在科學家知道,黏菌跟阿米巴蟲關系更近,現在被劃到變形蟲界,跟真菌界是并列的一支 。
生命樹,黏菌介于動植界、真菌之間,是一個“異類” 。
(圖片來源www.google.com)
黏菌圖片 (圖片來源:www.google.com)
挑戰走迷宮?讓這些無腦生物設計鐵路網也沒問題
其實這不是黏菌第一次火起來,黏菌早就因為其獨特的解迷宮的能力在網上火過 。 把黏菌放在迷宮的入口,把一食物放在出口,不久就會發現,黏菌似乎能很容易“找”到出口 。 這易操作、易觀察的實驗極大地刺激了人們的好奇心,黏菌被用來解各種各樣的迷宮,很少讓人失望過 。
黏菌解迷宮 。 (圖片來源www.google.ocm)
這種能力也被科學家早早地注意到 。 日本科學家曾發表一篇研究,在培養皿里讓黏菌繪制了東京鐵路系統的線路圖 。 科學家把東京部分等比例縮小到培養皿中,然后在培養皿上對應東京附近重要的地鐵站的36個位置放上食物,用黏菌避光的特性,用光斑模擬海岸線和地形,這樣黏菌能組合出不同路徑的路線來連接食物 。 要知道,連接起這36個點的方案可以說是無窮無盡的,東京鐵路線路經許多年、許多人的打磨也變成世界上最成熟、高效的鐵路線路,但黏菌不消多久就能走出連接食物的線路,其中有些跟人類花費巨大人力與智力設計的世界上最成熟的地鐵線路擬合度很高 。
科學家們似乎也玩得樂此不疲,想知道黏菌的極限到底在哪里,甚至還有科學家利用黏菌找食物的能力去擬合全球的絲綢之路路線 。
黏菌利用原質團“找”到連接食物最短的路徑 。 (圖片來源:參考文獻[1])
黏菌擬合的鐵路路線 。 (圖片來源:參考文獻[2])
沒有大腦、甚至沒有眼睛,為什么黏菌能做這么復雜的工作呢?其中的訣竅其實很簡單 。 黏菌并沒有一開始就算出最簡單的路徑,它采用的是窮舉法,靠伸出去的原質體進行大面積全方位的搜索,利用化學物質標記每條路徑,然后只保留其中傳輸效率最高的路徑來連接食物,其余的路徑就“放棄”掉,畢竟這樣能最大化地利用食物,增加自己的覓食效率,因此它的記憶能力更像是反復試錯的結果 。 對每一種生命來說,食物是關鍵 。 在演化這場歷時悠久的旅途中,每個生命的尋找食物的技能都得到了充分的打磨,才得到我們今天嘆為觀止的展現 。
黏菌回避已經探索過的無效路徑(圖D) 。
(圖片來源:參考文獻[3])
720種性別?給黏菌設計廁所好難
處于營養期時的黏菌是一個單細胞的變形蟲態,靠延伸的原質體去到處尋找食物 。 但是,饑餓會觸發黏菌聚集,進入繁殖期,在潮濕、陰暗的環境會觸發黏菌形成子實體 。 子實體由孢囊與孢囊柄組成,孢囊里產生的就是孢子——黏菌后代 。

推薦閱讀