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炎熱的夏天,花壇上可以看到明亮黃色的暗汙漬。這個汙漬放著不管,會變成灰色,變硬,然後分解成褐色粉末。因此,人們對這種粉末會弄髒周圍感到很不舒服。但是這個汙漬是黃色網紗灰塵,或叫黃色網點菌的黏菌類。

過去曾暫時被分類為真菌(黴菌),但現在被分類為擁有核的生物中最簡單的原生生物。他們為了繁殖,將數百萬個孢子留作褐色粉末。

腐爛的樹上生長的網點菌。在沒有大腦的情況下,透過”管子“,根據基因傳達的“計劃”移動,代替記憶。

細胞內的管內儲存著記憶

這些黃色斑點的黏菌是一個有核的小細胞。因此,雖然可以作為單細胞的小細胞存在,但是現實情況是,多個細胞融合在一起,形成具有很多核的巨大細胞。融合的細胞面積可能達到數百平方釐米,這樣巨大的細胞在內部透過細微的管道建立像人的血管一樣的網路。而且,隨著這個管道的收縮,傳達著體液和營養成分。

更有趣的是,巨大融合細胞的這種代謝活動,是在沒有大腦,沒有受到神經系統的控制下,自然地進行著。進行研究的莫斯普蘭克研究所(Max Planck Institute for Dynamics and Self-zen)科學家們推測了其機制,發現這個巨大的細菌細胞正在以新奇的方式解決沒有神經系統的問題。

實驗追蹤了有機體對營養源的反應,結果顯示,對營養素位置的記憶已經被網路形狀構成的有機體形態加密。觀察結果顯示,根據身體計劃(body plan),正在對食物進行記憶編碼。

身體計劃是指在動物的發展過程中,遺傳性的記憶和功能已經決定在身體各個位置,所以直接成長。因此,即使沒有大腦,也可以像有大腦一樣活動和成長。

論文於22日(當地時間)刊登在美國國立科學院會刊上。論文題目為《Encoding memory in tube diameter hierarchy of living flow network》。

沒有大腦的動物也會在複雜的環境中生長。

記憶(memory)與神經系統的有機體有關。

即使是非常簡單的有機體,為了在複雜的環境中生長,也會儲存關於過去經驗的資訊。這是為了成功捕獲營養源,並避免捕食者的危險。但是,被認為無記憶的原生動物等單純的有機物怎麼能維持這些記憶呢?這個問題是長期以來讓生物學家撓頭的重要問題之一。

馬普蘭克研究所的此次研究結果顯示,黃色斑點的黃色網點菌如何將自己周邊環境的資訊作為暗號化記憶裝置。像構成巨大的單細胞粘菌的網路一樣編織的管道“身體計劃”對營養源(食物)的位置進行了編碼,並決定如何應對情況變化。

黏菌發現食物後,很快就重新組成了管型網路,擴大了部分管,減少了其他的,正在應對的食物。另外,攝取食物後,以其形態留下來等待另一種食物。 研究小組對營養源反應,直徑增大或減少,可以觀察到在管道結構中刻印營養素的位置。另外,結合理論模型和實驗資料,可以詳細確認該細菌的記憶是如何加密的。

食物隨著細胞質的流動,釋放出了運輸的柔軟物質,接受這個柔軟物質的管道直徑變大,其他管道的直徑變小。這說明食物的位置儲存在網路的管道的結構中。

研究組表示:“此次研究結果說明了形成黏菌類、黴菌等網路的有機體在複雜的環境中如何生長。”

此前,古生物學家們認為,“身體計劃”從約5億7000萬年前開始到5億1000萬年前,在坎布里亞爆發中瞬間進化。但是動物進化暗示了初期古生代“身體計劃”的漸進發展。因此,預計此次研究結果將對古生物學產生很大的影響。

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