視界に入るエイリアン生物: 粘菌は神経系なしでどのようにして「知的に」行動できるのでしょうか?研究によると、明らかに彼らは環境からの情報を構造的に記憶しています。食物源と接触すると、特定の物質が巨大な単細胞生物の管状のネットワーク構造にパターンの形成を引き起こし、その中に位置情報がエンコードされます。どうやらこのメカニズムは、奇妙な生き物が移動する際の方向指示の補助として機能する一種の記憶を形成するようです。
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。この奇妙な異常者は非常に特異な特徴を持っています。彼らの体は、相互に接続されたチューブのネットワークのような構造を形成する巨大な単一細胞で構成されています。一部の種の粘菌の単細胞体は、驚くべき大きさに達することがあり、その構造はメートルサイズの領域に及ぶこともあり、この粘菌はギネスブックに地球上最大の細胞の称号を与えられています。
これらの奇妙な生き物の揺れる構造物は、かなりの速度で下層土の上を移動し、常に何か食べるものを探しています。興味深いのは、粘菌が移動するときに単に誘引物質の勾配に従うわけではないことが研究で示されたことです。その代わりに、彼らは驚くほど「知的な」行動を示します。したがって、経験は粘菌の運動パターンに影響を与えるようです。これは、おそらく単純な生き物が環境に関する情報を記憶し、それを利用して賢明な決定を下せることを示唆しています。神経系なしでそのような記憶能力がどのようにして可能になるのかはまだ不明です。
ぬるぬるフリークが目の前に
ミュンヘン工科大学のミルナ・クラマラ氏とカレン・アリム氏は、この謎の生き物の「賢い」行動の基本について新たな洞察を得た。彼らの目に映ったのは粘菌Physarum Polycephalumだった。
研究者らが生物の動きと摂食行動を追跡したところ、ネットワーク構造のパターンに気づきました。それらは食物源との接触に反応して形成されたようです。状況の一種の兆候がネットワークの太くなるにつれて細くなる管の中に現れ、それは餌を与えた後もずっと観察できました。
「通常、P.polycephalumネットワークの急速な再構成を考えると、このプリントの持続性は、ネットワーク構造が摂食場所の記憶として機能する可能性があるというアイデアを私たちに与えてくれました」とアリム氏は言います。彼らはこの先導に従い、その影響の根底にある可能性のあるメカニズムを解読しようと試みました。これを行うために、研究者らは管状ネットワークの調整に関する顕微鏡観察と理論的モデリングを組み合わせました。
思い出はネットワーク上に保存される
クラマラ氏とアリム氏が報告しているように、彼らの研究結果は、粘菌が明らかに食物の場所の記憶をネットワーク状の体の構造に直接織り込んでおり、明らかにこの方法で保存された情報を将来の意思決定に使用できることを裏付けている。モデルが示すように、細胞内の食物源との接触によりメッセンジャー物質の放出が引き起こされ、その後、食物が存在する場所から生物全体に移動します。まだ未知の物質がネットワーク内のチューブを軟化させます。その結果、それらは食物源に面した領域でさらに拡大し、その結果、生物は本質的に食物源と一致するようになります。
ただし、このパターンの痕跡はその後消えることはなく、長期間にわたって残るため、記憶を形成する可能性があります。ネットワーク アーキテクチャに刻印されている以前の食料の場所も、明らかに移動の決定に影響を与えます。「チューブが徐々に柔らかくなると、以前の食料源の残りの痕跡も影響を及ぼします。保存された情報はそこから取得されます」とクラマー氏は言います。 「過去の食物摂取は、管の直径の階層、特にネットワーク内の太い管と細い管の配置に組み込まれています」と科学者は説明します。
彼女の同僚のアリムは次のように述べています。「生物がこれほど単純な機構を使用しているように見えながら、これほど微調整された方法で制御できることは注目に値します。これは、この古代生物の行動を理解する上で重要なパズルのピースを表しています」とアリム氏は言います。科学者らによると、粘菌の驚くべき能力に関する発見は、生物学的な観点から興味深いだけでなく、インテリジェント材料の開発や、複雑な環境を移動するソフトロボットの構築にも役立つ可能性がある、とクラマー氏とアリム氏は述べている。
出典: ミュンヘン工科大学、専門記事: PNAS、doi: 10.1073/pnas.2007815118
