粘菌は地球上で最も奇妙な生き物の 1 つです。粘菌は動物でも植物でもなく、その名前にもかかわらず菌類でもありません。その代わりに、彼らは独自の奇妙な人生計画を立てました。彼らの体は、数十億の細胞核を持つ単一の巨大な細胞で構成されるぬるぬるした塊です。粘菌は決して小さいわけではありません。多くの種では、単細胞の体は人間の手ほどの大きさもあります。奇妙なスライムの中では、細胞液が静脈網を通って行き来しています。これらの構造の同心円状の収縮がこの流れをリズミカルに推進します。これにより、構造物はぐらぐらと動くことができ、1 時間あたり約 1 センチメートルの速度で地面を這うようになります。
頭脳明晰に賢い
粘菌フリークは、その驚くほど複雑な移動行動で有名です。粘菌は周囲の食物源を「感知」し、それに向かって特に移動します。以前の研究で示されているように、彼らは迷路を通り抜ける方法を見つけたり、障害物を賢明に回避したりすることさえできます。しかし、脳や神経系がなければ、どうやってこの「賢い」行動が可能なのでしょうか?ゲッティンゲンのマックス・プランク力学・自己組織研究所の研究者は現在、ハーバード大学とマディソン大学のアメリカ人の同僚とともにこの疑問を調査した。彼らの「実験用スライム」は粘菌Physarum Polycephalumでした。
粘菌のネットワーク内で情報がどのように送信されるかを調べるために、研究者らはまず、手を振っている被験者の局所的な食物刺激に対する反応を調べた。彼らは、静脈の収縮が増大し、それが静脈網全体に広がることを観察しました。この収縮活動の増加は、流れベースの輸送と同等の速度で伝播したことを研究者らは発見した。したがって、情報システムが細胞液の流れに基づいていることは明らかでした。次にチームは数学モデルを開発しました。
人工システムの可能性
シミュレーションと顕微鏡での観察により、粘菌の情報システムがどのように機能するかが最終的に明らかになりました。これによると、刺激はまず細胞液中にシグナル分子を放出します。このいわゆる細胞質の流れによって、シグナル伝達分子がネットワーク全体に広がります。同時に、シグナル伝達分子は、静脈の収縮を増加させることによって自身の輸送媒体を強化し、それによって流れと自身の輸送を加速します。モデルによれば、この驚くほど単純なメカニズムだけでも、粘菌の複雑な挙動を説明するには十分だという。
「私たちは、神経系を介さないコミュニケーションの重要な構成要素としてシグナル伝達分子と流体ベースの輸送を特定しましたが、特に両者間の相互作用も特定しました」とハーバード大学（ケンブリッジ）のカレン・アリム氏は要約する。 「非常に単純な原理であり、他の何千もの生物にも作用する可能性があります。基礎研究者である私たちにとって、自己組織的な適応を可能にするために、このような相互作用を技術的応用に実装することは将来的にエキサイティングなことになるでしょう」と科学者は言います。
