|
营养体为一团裸露的原生质体、多核、无叶绿素、能做变形虫式运动的一类生物。介于动物和真菌之间。包括细胞黏菌(如盘状黏菌)和非细胞黏菌(如绒泡菌)两类。
黏菌分布于世界各地,具有许多不同的分类群。其中较为著名两大类是原生质体黏菌与细胞性黏菌。其中原生质体黏菌在分类上称为黏菌亚纲(Myxogastria),也称为“真黏菌”或“非细胞黏菌”。而细胞性黏菌则属于网柱黏菌亚纲(Dictyostelia)。两者的主要差异在于生命周期与生理结构。
森林里,落叶上,朽木边,都是它无知无觉徜徉的场所,直到一种原始的自然冲动突然涌向了它——“全世界的黏液菌联合起来!”于是它向同胞爬去。它的细胞壁破裂,细胞质流淌而出,与千千万万同胞们的细胞质一同汇流,融入集体的海洋中。它已失去了自我,成为一个巨大细胞中无数细胞核之一。
接下来,这个巨大的细胞依旧不停地扩散、徜徉,类似煎饼锅中流淌的面糊,直到另一种原始的自然冲动袭来——当在这个亲密大家庭覆盖范围内发现食物,黏液菌细胞伸出管状的“伪足”,将食物包围起并吸收。细胞质流动逐渐收回弥漫的“肢体”,在食物间形成管道,为千万同胞们源源吸收能量,虽然个体早已不复存在。
这样一种原始的生命形式,与万物之长的人类在亿万年前便已各自走向分岔路。但位于进化树顶端的人类,却刚刚开始发现大自然与岁月留给此等简单生物的智慧。2000年,日本名古屋仿生控制中心的Nakagaki等科学家们发现:黏液菌也会走迷宫。如果在一个孩子游戏用的迷宫出入口处放上食物,黏液菌们可在四小时内,在迷宫出入口间形成几条管状通道。8小时内,黏液菌细胞可以在各通道间找到最短的路线。迷魂的“八卦阵”完全没有阻碍生命原始的“贪吃”冲动。这个惊人却可乐的发现使Nakagaki等科学家们获得了2008年的“搞笑诺贝尔认知奖”。
a. 黏液菌(黄)遍布整个迷宫(黑),1、
2与
1、
2分别为贯通迷宫出入口的两组线路:
1 (41
1 mm);
2 (33
1 mm);
1 (44
1 mm); and
2 (45
1 mm)
b. 将食品(图中以AG标记)放入迷宫的出入口。四小时后,黏液菌收缩了其余位置的伪足,并找到了两组贯通迷宫出入口的线路。
黏液菌甚至可以设计现代社会错综复杂的交通系统。2010年,Nakagaki与英国牛津大学植物科学系Fricker等科学家们搭建了一个东京附近城市的模型,模仿日本在太平洋的海岸线搭建了模型的边界,将黏液菌置于东京位置,每一个大城市则以一块食物作为标志,并以黏液菌不喜的灯光强度来模仿地形起伏与障碍。黏液菌依然先以藤蔓状弥漫开来,再收归为“城市”间的管状通道,其建筑“交通系统”的效率,与凝结无数人类智慧结晶的日本交通系统对比居然不相上下。
与拥有中央控制系统的日本交通规划相比,黏液菌完全没有调控意识,它的生长扩散仅可靠局部判断。由于它没有大脑或神经系统,科学家们推断,它的判断规则也许相当简单。由于没有中央控制,它的运行系统无需事先规划,可以随机适应环境的变化,这都是人类的交通系统所求不得的优点。这个依然惊人并可乐的发现再次使这些科学家们获得2010年的搞笑诺贝尔,不过这一次,是“交通规划奖”。
让黏液菌来指导交通规划,确实令人莞尔。但如同人类早已模仿飞鸟设计飞机,这种向自然学习工程技术的思想由来已久。当人类为工程学上各种棘手问题而殚精竭虑时,往往能惊讶地发现,进化树上各个位置的生物们早已在亿万年适者生存的进化中,优雅完美地解决了问题。于是仿生学科应运而生。
然而,自然生物并不为人类需求而进化,它们解决问题的策略自然与人类略有不同。黏液菌的随机适应能力,是以其增加建筑总长度作为代价,而且这种能力只可适用于一些极端的现实情况。在现实世界里,如此策略将耗费巨资,产生很大的浪费。简单地抄袭黏液菌的工作方式,无异于东施效颦。
老话说,学我者生,似我者亡。科学家们正利用黏液菌系统工作的规律研究其算法,以深刻理解这种工作原理,并使其更广泛应用于人类世界。搞笑诺贝尔奖获得者之一、牛津大学植物科学系科学家Fricker在接受牛津大学媒体采访时这样说:“黏液菌这种基于物理守恒定律的长距离模糊信息交流已经足够有趣。但更有意思的是,在人类工程中,系统的振荡行为是一直想要避免的问题,而在生物界里,包括黏液菌在内的许多生物系统都采用振荡行为加总体协调来工作。”
另外,Fricker还提到,如果科学家们能够完全理解黏液菌搭建交通系统的原理,便也许可以造福工程系统中一些自组织的无线网络,比如远程传感器阵列,随建即连网络,无线网状网等。例如在自然灾害中的无线系统遭受破坏,黏液菌的算法模型也许可以帮助快速计算其他有效的网络线路,使得系统维持高效的信号传输。
(文字编辑:杨杨)http://songshuhui.net/archives/44406
|
(责任编辑: 李松 ) |
要形容1個人思想單調、不知變通、腦袋空空,我們有時會用單細胞生物來形容這種人,但是你可別汙辱單細胞生物喔!牠們智慧可超乎你我想像。
來自日本與匈牙利的研究人員發現常見的單細胞生物:黏菌(Physarum polycephalum),非常聰明,不但會走迷宮,而且還會解決人類出的問題。
黏菌雖然屬於單細胞生物,但是並不屬於細菌,英文稱為「真菌動物」,意思是長的很像黴菌,但是卻又像變形蟲一樣,會到處移動。全世界大概有500多種,型態就像一坨黏液,主要生長在腐植質豐富、潮濕的地方,在臺灣也很常見。
為了測試黏菌到底有多聰明,研究人員為牠設計了1個迷宮,並且在迷宮的特定位置擺放營養物,之後再將黏菌分別放置在迷宮各處。黏菌在剛開始時,會探索迷宮中的各個區域,找尋營養物質,並且與其他黏菌聚合成1群。
有趣的是,在這搜索的過程中,黏菌總是會選擇最短的路徑,並且起初某些選擇較長路徑的黏菌會縮回、改選最短的路徑。
研究人員解釋道:這樣的機制讓黏菌可以在野外中提高存活的機率。此外,研究人員也利用這種特性,試著讓黏菌設計交通網絡。
原來單細胞生物的智慧也是不容小覷,畢竟牠們也跟我們人類一樣,生活在這個多變的地球環境中,並且自有一套適應法則,所以以後可別再拿牠們來當作取笑的對象。
http://knowtheworld.appscomb.net/op/channel_4?id=607
|
2010年09月09日09:53 来源:《科学时报》
Archiver|干细胞之家 ( 吉ICP备2021004615号-3 )
GMT+8, 2025-5-1 20:06
Powered by Discuz! X1.5
© 2001-2010 Comsenz Inc.