Ученые раскрыли тайну умной живой слизи

Исследователи из Института динамики и самоорганизации Общества Макса Планка в Германии определили, каким образом слизевик Physarum polycephalum хранит воспоминания, несмотря на отсутствие нервной системы. Оказалось, что он запечатлевает информацию о местоположении пищи в структуре собственного тела. Статья, раскрывающая тайну умной живой слизи, опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Известно, что фузариум способен найти оптимальное решение некоторых сложных математических задач, в том числе задачи коммивояжера (англ. Travelling salesman problem, TSP). TSP заключается в поиске самого выгодного (кратчайшего) маршрута, проходящего через несколько городов, при этом каждый город можно посетить только раз и нужно вернуться в исходную точку. Предыдущие эксперименты показали, что слизевик способен приблизительно решить задачу за линейное время, однако остается загадкой, как именно ему это удается сделать.

Physarum polycephalum представляет собой гигантскую клетку, способную образовывать ветвящиеся трубчатые структуры, помогающие искать пищу вокруг организма. Трубчатая сеть способна быстро изменяться, реорганизуя себя таким образом, чтобы наиболее эффективно извлекать из окружающей среды питательные вещества. В то же время у слизевика нет единого координирующего центра, и «воспоминания» о местонахождении пищи зашифровываются в самой архитектуре тела (мицелия) организма. Эта сохраненная информация используется затем для принятия будущих решений.

Ученые наблюдали за изменениями в структуре слизевика и объединили полученные данные с теоретическими моделями. Контакт с пищей высвобождает химическое вещество, которое распространяется по всему организму и заставляет его переориентировать мицелий в направлении еды. Хотя сама структура клетки в целом остается динамичной, исследователи обнаружили, что в ней сохраняется «отпечаток», образованный определенным расположением тонких и толстых трубок. При этом толстые трубки облегчают транспорт для сигнального вещества. Таким образом слизевик хранит информацию о прошлых контактах с источниками пищи, что влияет на будущее поведение.

По словам ученых, исследование Physarum polycephalum может вдохновить на разработку интеллектуальных материалов и роботов с мягким телом, способных перемещаться через сложные препятствия.