Физики выяснили, как слизевик «принимает решения» без мозга
Слизевики — загадочные существа. Большую часть жизни они представляют собой плазмодий — гигантскую многоядерную клетку, похожую на каплю слизи. Несмотря на полное отсутствие мозга и нервной системы, слизевики демонстрируют удивительные признаки интеллекта: они безошибочно проходят лабиринты в поисках пищи, запоминают маршруты и принимают сложные решения.
Новое исследование биофизиков из Германии и США, опубликованное в журнале PRX Life, претендует на то, чтобы раскрыть, наконец, природу этого «безмозглого» интеллекта. Ученые под руководством Лизы Шик из Мюнхенского технического университета доказали, что решения слизевика зависят не от когнитивных процессов, а от законов гидродинамики и формы пространства.
Ловушка из синего света
Главным героем экспериментов стал ярко-желтый слизевик Physarum polycephalum («многоголовый пузырь»). Известно, что этот организм крайне чувствителен к синему свету и избегает его. Исследователи создали для голодных слизевиков световые ловушки на слое агарового желе. На него проецировали синий свет (с длиной волны 470 нм), оставляя темные «островки» в виде различных геометрических фигур: треугольников, квадратов и шестиугольников.
Оказавшись в замкнутом пространстве, голодный слизевик начинал активно пульсировать. В поисках выхода он выпускал пробные ложноножки (протрузии) во всех направлениях прямо в зону смертельно опасного для него синего света. Большинство из них организм быстро втягивал обратно, но в итоге всегда находил путь к спасению.
Закон длинной оси
Ученые заметили поразительную закономерность: слизевик всегда успешно выбирался из ловушки строго вдоль ее самой длинной оси. На первый взгляд это кажется нелогичным, ведь путь до безопасной зоны по длинной оси занимает больше времени, чем по кратчайшему расстоянию до границы.
Секрет кроется в уникальном способе передвижения Physarum polycephalum. Организм перемещается за счет сокращений клеточной стенки, которые перегоняют внутреннюю жидкость (цитоплазму) из одной части тела в другую. Физические эксперименты показали, что геометрия ловушки напрямую диктует поведение жидкости. Чем длиннее ось пространства, тем выше гидродинамическое давление, которое успевают развить ритмические сокращения слизевика. В итоге именно на самом длинном участке возникает максимальный напор биожидкости, который буквально продавливает массу слизевика сквозь световой барьер.
Таким образом, принятие решений у простейших организмов оказалось чисто механическим процессом. Децентрализованная живая система адаптируется к окружающей среде, используя физические ограничения пространства. Открытие помогает ученым лучше понять, как зарождалось адаптивное поведение на заре эволюции до появления первых нервных систем.
