別再罵同學是單細胞生物 黏菌具有記憶力

文/牆編  |2021.03.16
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黏菌(slime mold)是一種很酷的生物,它們有時候像變形蟲一樣,趴在地上爬來爬去;有時候又會站起來跟香菇一樣,產生子實體和孢子。黏菌曾經把分類學家們搞得糊里糊塗,不知道到底該把它們算成動物,植物還是黴菌,所以特別給黏菌家族自成一門──真菌動物門。圖/Avi Katz

文/牆編
黏菌(slime mold)是一種很酷的生物,它們有時候像變形蟲一樣,趴在地上爬來爬去;有時候又會站起來跟香菇一樣,產生子實體和孢子。黏菌曾經把分類學家們搞得糊里糊塗,不知道到底該把它們算成動物,植物還是黴菌,所以特別給黏菌家族自成一門──真菌動物門。
黏菌雖然是單細胞生物,但是在外觀上,一點都不像一顆圓圓的細胞。黏菌在地上爬的階段,會形成一個網狀結構,四面八方地探索養分之所在;它們的身體可以超展開,從幾公分到幾公尺都有,金氏世界紀錄將其列為世界最大的細胞(所以最大細胞不是鴕鳥蛋喔)。
黏菌身為單細胞生物,當然沒有消化系統,為了要攝取體外大分子的養分,黏菌演化出一套動作:首先分泌出許多黏液,並用黏液裡的酵素消化一下外面的養分,然後再好好的吸收進來。這過程就好像同學先吐些口水在饅頭上,讓澱粉作用一下,再來慢慢舔分解出來的醣類(不舒服的比喻……)。而由於這些黏液總是蓋在黏菌身上,讓它們看起來總是溼溼黏黏的,黏菌也就因此而得名。
擅長消化 過嘴不忘

生物物理及形態學家,德國馬克斯普朗克學會克拉瑪(Mirna Kramar)博士,和慕尼黑科技大學阿利姆(Karen Alim)博士,發現一種叫做多頭絨泡(Physarum polycephalum)的黏菌,它會記得哪裡有食物,哪裡有危險。這個發現打破很多科學家的眼鏡,一直以來科學家認為,記憶力是擁有神經系統的動物特權,難以想像單細胞黏菌也能有記憶力。
但這也不是黏菌第一次嚇到科學家了,之前也有研究發現,黏菌的「智慧」足以解開許多複雜的問題,比如說找出離開迷宮的最短路線,這讓科學家們超級好奇,黏菌到底是怎麼思考,怎麼做出方向的決定。
阿利姆發現,黏菌的網狀形態其實是一直在快速變動的,這些變化並沒有一個指揮中心來決定,而是由每一次遇到食物的時候,形成的架構來組成記憶,這些記憶就是未來做決定時的參考資料。
阿利姆說道:「我們一路看著黏菌的移動和飲食過程,觀察到它們的網子有些特定的粗細變化,這些變化在黏菌吃完食物之後很久都還存在。或許它們就是用這種印痕(imprint)來記住過去發生過的事。不過,我們首先必需解釋這種印痕形成的機制。」
訊號網絡 粗快細慢

阿利姆在顯微鏡下觀察到,黏菌發現食物的時候會釋放出一種化學物質,當做開飯的訊號,也就是先讓那個地方的網子軟化,然後整個身體就朝那個方向前進。
克拉瑪說道:「黏菌吃飯的時候形成的網子有粗有細,接近食物的地方,開飯訊號多,網子就粗一點,其他地方就縮得細了些。下一次發現食物的時候,開飯訊號就會因為網子的粗細不同,而有不同的傳導速度:粗網子就像是高速公路一樣,傳送速度較快;反之,細的地方就慢。」
阿利姆指出,多頭絨泡黏菌形成記憶的方式粗暴又簡單。這個發現,或許能為了解老祖先們的行為演化上找到一片小拼圖;同時也能為未來的智慧材料設計,和建構巡航複雜環境的軟機器人,帶來一些新的應用方向。

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