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日志

黏菌(slime mold)

已有 3077 次阅读 2013-6-18 16:13 |关键词:blank normal target 动物

粘菌(Myxomycophyta)是介于动物真菌之间的一类生物,约有500种。它们的生活史中,一段是动物性的,另一段是植物性的。营养体是一团裸露的原生质体多核,无叶绿素,能作变形虫式运动,吞食固体食物,与原生动物的变形虫很相似。但在生殖时产生具纤维素细胞壁孢子,这是植物的性状。
粘菌的分布是世界性的,在有植物或植物残体而且温度适宜的地方都可存在。温带种类最多,热带高寒山区很少,南极有记载。   
粘菌的原生质团没有胞壁,经分割后仍能继续生活,是研究细胞学、遗传学和生物化学的重要实验材料。在其原生质团中已发现有抗生素维生素等。粉瘤菌和煤绒菌的孢子粉对外伤有消毒作用。有些粘菌侵害栽培中的银耳、侧耳、烟草甘薯
结构特征
发网菌属(Stemonitis)是粘菌中最常见的种类,其变形体呈不规则网状,直径数厘米,能借助体形的改变在阴湿处的腐木或枯叶上缓慢爬行,并能吞食固体食物。在繁殖时,变形体爬到干燥光亮的地方,形成很多发状突起,每个突起发育成一个具柄的孢子囊(子实体)。孢子囊通常长筒形,外有包被peridium)。孢子囊柄伸入囊内的部分,称囊轴(columella),囊内有孢丝capillitium)交织成孢网。然后原生质团中的许多核进行减数分裂,原生质团割裂成许多块单核的小原生质,每块小原生质分泌出细胞壁,形成1个孢子,藏在孢丝的网眼中。成熟时,包被破裂,借助孢网的弹力把孢子弹出。孢子在适合的环境下,即可萌发为具2条不等长鞭毛的游动细胞。游动细胞的鞭毛可以收缩,使游动细胞变成1个变形体状细胞,称变形菌胞。由游动细胞或变形菌胞两两配合,形成合子,合子不经过休眠,合子核进行多次有丝分裂,形成多数双倍体核,构成1个多核的变形体。粘菌的大多数种类生于森林中阴暗和潮湿的地方,多在腐木、落叶或其他湿润的有机物上。只有几个种寄生在经济植物上,危害寄主。
 

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。

生活史
黏菌是一群类似霉菌的生物,会形成具有细胞壁的孢子,但是生活史中没有菌丝的出现,而有一段黏黏的时期,因而得名(slime molds)。这段黏黏的时期是黏菌的营养生长期,细胞不具细胞壁,如同变形虫一样的,可任意改变体形,故又称为“变形菌”(荻原博光等, 1995),被归入和原生动物一样的生物界: Protozoa (Hawksworth et al., 1995)。
原生质体黏菌的生活史以绒泡黏菌属(Physarum)为例;细胞性黏菌的生活史则以网柱细胞黏菌属(Dictyostelium)为例。
原生质体黏菌
原生质体黏菌的特色是没有单一细胞,而形成一整团的原生质。其生活史可分为二倍体时期与单倍体时期。
二倍体时期从两个单倍体细胞经由配子生殖形成合子开始,之后合子进行有丝分裂之后,会形成拥有许多细胞核,但是只有一团原生质的原生质团,称为变形体(plasmodium)。变形体发展成熟之后,会形成网状型态,且依照食物、氧气等所需养分改变其表面积。此时也称为营养时期(feeding stage),吞噬作用为其进食方式。接下来形成孢子囊(sporangium),孢子囊发展成熟后发展成为子实体。之后进行减数分裂,释放出单倍体孢子。
接下来进入单倍体时期,释放出来的孢子会经由空气传播,而且这些孢子会产生两种配子,其中一种为变形虫细胞(amoeboid cell);另一种则是鞭毛细胞(flagellated cell)。这两种细胞可以互相变换,但是最后都只会与同类细胞结合进行配子生殖(syngamy),产生二倍体的合子。
细胞性黏菌
细胞性黏菌的生活史可分为无性生殖有性生殖两种周期,两者之间可以互换。其中二倍体时期出现在有性生殖周期中。
刚离开孢子的黏菌细胞称为单一细胞(solitary cell),在单一细胞的阶段为营养时期,此时细胞以吞噬细菌的方式生存。当食物耗尽时,许多原本分开生活的单一细胞会聚集在一起,形成一个变形虫,长相类似蛞蝓,而且可以爬行移动。之后有些细胞进行配子生殖,形成二倍体配子。再经过减数分裂形成新的单倍体变形虫,重回无性生殖周期。有些细胞则会组成子实体,生产并释放单倍体孢子。孢子外壳破裂放出单一细胞,完成一次生命周期。

特征

黏菌在生长期或营养期为裸露的无细胞壁多核的原生质团,称变形体。其营养构造,运动和摄食方式和原生动物中的变形虫相似。
但在繁殖期产生具纤维质细胞壁的孢子,有具有真菌性状。
黏菌是介于动物和真菌之间的生物。大多数为腐生菌。无直接经济意义,极少数寄生在经济植物上,危害寄主。
 
黏菌是一种原生生物,分类学上的名称为“Mycetozoa”,意思是“真菌动物”,这样的名称表现了其外观与生活型态。它们保有变形虫的身体构造,但是也与真菌类同样拥有能够释放孢子子实体,而这些特征也使他们看起来和霉菌相似。现在的系统分类学将其归位在植物真菌之间,与其他原生生物在亲源关系上有段距离,两者之间由部分植物相隔。

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。

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%BB%8F%E8%8F%8C

 
 
 
 
 
发表于 2010-10-19 

它是一只黏液菌,一种介于真菌与植物间的单细胞生物。没有大脑或神经系统,天地广阔,它全然不知。

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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”。

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a. 黏液菌(黄)遍布整个迷宫(黑),clip_image0041、clip_image004[1]2与clip_image0051、clip_image005[1] 2分别为贯通迷宫出入口的两组线路:clip_image004[2]1 (41 clip_image0061 mm); clip_image004[3]2 (33 clip_image006[1]1 mm); clip_image005[2]1 (44 clip_image006[2]1 mm); andclip_image005[3] 2 (45 clip_image006[3]1 mm)

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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。

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c. 又过了四小时,黏液菌已经找到了最短的线路clip_image004[4]2+clip_image005[4]1

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 ) 

 

單細胞生物可是一點都不傻
2012-08-21

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

 

单细胞生物爱思考? 黏菌有时也会犯错

2010年09月09日09:53  来源:《科学时报》

即便黏菌有时也会犯错。

  (图片提供:Tanya Latty, Madeleine Beekman, Proceedings of the Royal Society B, 2010)

  一个生物体没有大脑并不能说明它不会思考。

  澳大利亚悉尼大学的Tanya Latty和Madeleine Beekman利用单细胞的黏菌进了一项“物试验”:在简单的测试中,这种类似于真菌的生物体必须在不能吃的琼脂中选择食用浓度为2%、6%或10%的燕麦片——这之间的差别是相当明显的。在复杂的测试中,它们必须在浓度为6%、8%或10%的燕麦片中作出选择——其中的差别则更加细微。

  结果显示,那些选择速度更快的黏菌有5倍的可能作出最坏的选择。但它们并非像人类那样总是作出响应。

  在舒适的环境中,如果选择很简单,生物体便会作出快速的决定,如果选择很复杂,它们则会不慌不忙地作出决定。

  但是当研究人员让这些黏菌处于饥饿状态,抑或用刺眼的光线照射它们时,黏菌便会在选择复杂时作出快速的决定,而在选择简单时却又放慢了抉择的速度。

  研究人员推测,这种违反直觉的行为可能与危险有关。研究人员在9月8日的英国《皇家学会学报B卷》网络版上报告了这一研究成果。

  在复杂的测试中,最坏的选择(6%浓度的燕麦片)并不是太糟糕,但是在简单的测试中,最坏的选择(2%浓度的燕麦片)就很让人担忧了。

  因此,如果饥饿的黏菌作出了错误的选择,那么它们将失去很多。

  (群芳 译自www.science.com,9月8日)

 


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