هوش عجیب این موجود بی‌مغز شگفت‌زده‌تان می‌کند

پریسا عباسی: تصور کنید که در جنگل قدم می زنید و پایتان روی تنه درخت می لغزد. با حرکت دادن آن به اطراف، خواهید دید که زیر آن چیزی زرد و مرطوب، ساختار فراکتالی (تکرار الگوهای هندسی مشابه) و ظریف وجود دارد.

آنچه می بینید شکل پلاسمودیوم لکه (نام علمی Physarum polycephalum) یا قالب لجن چند سر است. این موجود مانند سایر قالب های لجن در طبیعت نقش مهمی در محیط دارد و با تجزیه مواد آلی به آنها کمک می کند تا به شبکه غذایی بازگردند.

این موجود کوچک عجیب مغز و سیستم عصبی ندارد. بدن زرد روشن این موجود تنها از یک سلول تشکیل شده است. این نوع قالب لجن تقریباً بدون تغییر در زیستگاه های مرطوب و در حال تجزیه برای یک میلیارد سال رشد کرده است. اما در دهه گذشته، طرز فکر ما در مورد دانش آنها از محیط زیست و توانایی آنها در حل مشکلات تغییر کرده است.

Audrey Dusautier، زیست شناس در مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه، می گوید: “من فکر می کنم انقلاب همان چیزی بود که مردم متوجه شدند که گیاهان می توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.” این واقعیت که حتی این میکروب‌های کوچک هم می‌توانند یاد بگیرند باعث می‌شود کمی احساس فروتنی کنید.»

بیشتر بخوانید:

P. polycephalum که توسط Dusutor به درستی “Blob” نامیده می شود، نادر نیست. آنها را می توان در محیط های تاریک، مرطوب و خنک مانند سطح برگ های کف جنگل یافت. خیلی عجیب است؛ زیرا اگرچه ما آنها را “کپک” می نامیم، اما در واقع از خانواده قارچ ها نیستند. آنها حیوان یا گیاه نیستند، بلکه اعضای تک یاخته هستند. موجوداتی که با همه گروه ها مشترک هستند، اما در هیچ یک از دسته های جانوری، گیاهی یا قارچی طبقه بندی نمی شوند.

زندگی به تعداد سلول های منفرد آغاز می شود که هر کدام دارای یک هسته مستقل هستند. این ارگانیسم در مرحله زندگی رویشی خود تغذیه و رشد می کند و سپس با هم متحد می شود و پلاسمودیوم را تشکیل می دهد.

این ارگانیسم که شبیه رگ‌ها و ریشه‌ها است، در جستجوی غذا و کاوش در محیط است، هنوز سلولی با میلیون‌ها یا حتی میلیاردها هسته شناور در مایع سیتوپلاسمی است که توسط یک غشای زرد روشن احاطه شده است.

بدون مغز تصور کنید

مانند همه موجودات زنده، پلاسمودیوم مولتی سفالی باید بتواند در مورد محیط زندگی خود تصمیم بگیرد. آنها باید به دنبال غذا باشند و از خطر دوری کنند. این ارگانیسم نیاز به یافتن شرایط ایده آل برای چرخه تولید مثل خود دارد. و اینجاست که دوست کوچک زرد ما واقعا جالب می شود. P. polycephalum نه سیستم عصبی مرکزی دارد و نه حتی بافت های خاصی دارد. با این حال، او می تواند پازل های پیچیده را حل کند و چیزهای جدید را به خاطر بسپارد، چیزهایی که قبلاً فکر می کردیم فقط حیوانات می توانند انجام دهند.

کریس رید، زیست شناس دانشگاه مک کواری استرالیا، در سال 2021 به ScienceAlert گفت: «بدیهی است که ما در مورد شناخت موجوداتی صحبت می کنیم که مغز یا نورون ندارند. بنابراین مکانیسم‌های زیربنایی، چارچوب ساختاری آن‌ها و نحوه پردازش آن اطلاعات با نحوه عملکرد مغز ما بسیار متفاوت است. با طرح همان چالش های سنتی حل مسئله برای حیوانات دارای مغز، می توانیم ببینیم که چگونه این سیستم بسیار متفاوت به نتایج یکسانی دست می یابد. اینجاست که به این نتیجه رسیدیم که داشتن مغز یا نوعی سیستم پردازش اطلاعات قدرتمند همیشه برای بسیاری از چیزهایی که همیشه فکر می‌کردیم به آن نیاز داریم، ضروری نیست.

P. polycephalum به خوبی برای علم شناخته شده است. همانطور که هانس گونتر دوبرنر، فیزیکدان دانشگاه برمن در آلمان توضیح می دهد: “در دهه های گذشته، این ارگانیسم به عنوان ستون فقرات زیست شناسی سلولی عمل کرده است. شبیه سازی، نگهداری و مطالعه آن آسان بود.”

با تکمیل بانک تجزیه و تحلیل ژنتیکی ما، ارگانیسم هایی مانند موش یا رده های سلولی مانند Hela دور زده شده اند و توجه کمتری به P. polycephalum شده است.

بیشتر بخوانید:

در سال 2000، زیست شناس ژاپنی توشیوکی ناکاگاکی از RIKEN این موجود کوچک را جدا کرد، اما نه برای زیست شناسی سلولی. مقاله تحقیقاتی او «حل اسرار پیچ خورده توسط آمیب» در نیچر منتشر شد و عنوان دقیقاً همان کاری بود که P. polycephalum انجام داد.

ناکاگاکی و تیمش تکه ای از پلاسمودیوم را در مقابل یک مسیر پر پیچ و خم قرار دادند، در انتهای دیگر باکتری های جو دوسر، غذای مورد علاقه آنها قرار داشت و منتظر ماندند تا نتیجه را ببینند.
نتایج شگفت انگیز بود. این موجود عجیب و غیر سلولی موفق شد سریع ترین مسیر را در این مسیر پر پیچ و خم برای رسیدن به غذا پیدا کند.

رید گفت: «این باعث شد تا تحقیقات زیادی برای آزمایش‌های سخت‌تر روی قالب‌های چسبنده انجام شود. تقریباً همه آنها به نوعی تعجب آور بودند و محققان در مورد نحوه عملکرد قالب لجن متحیر بودند. این تجربیات همچنین برخی از محدودیت های آنها را آشکار کرد. اما عمدتاً این یک سفر اکتشافی بود تا ببینیم چگونه این موجود ساده می تواند وظایفی را که از او خواسته شده انجام دهد، در حالی که تصور می شد این آزمایش ها همیشه در مورد موجودات باهوش تر است.

پر از غافلگیری

ناکاگاکی متروی توکیو را بازسازی کرد و تقاطع های ایستگاه را با جو دوسر مشخص کرد. P. polycephalum توانست تقریباً به طور کامل شکل پیچیده این مترو را بازسازی کند – اگرچه نسخه ساخته شده از قالب لجن در برابر آسیب مقاوم تر بود و اگر یک خط قطع یا آسیب می دید، بقیه شبکه می توانست به کار خود ادامه دهد.

با این حال، تیم دیگری از محققان دریافتند که Protist می تواند به طور موثر مشکل فروشنده دوره گرد (یکی از مهم ترین و پرکاربردترین مشکلات در علوم کامپیوتر و تحقیقات عملیاتی) را حل کند. این یک مسئله پیچیده ریاضی است که برنامه نویسان معمولاً از آن برای آزمایش الگوریتم ها استفاده می کنند.

در اوایل سال جاری، گروهی از محققان دریافتند که P. polycephalum می تواند بر اساس ساختار و شرایط هر منطقه به خاطر بیاورد که قبلاً در کجا غذا پیدا شده است. این کار به دنبال تحقیقات قبلی Dasotoor و همکاران است. آنها کشف کردند که بلوک های قالب لجن قادر به شناسایی و به خاطر سپردن موادی هستند که شما دوست ندارید، و هنگامی که با سایر بلوک های قالب لجن ترکیب می شوند، این اطلاعات را منتقل می کنند.

دوسوتوره گفت: “هنوز از پیچیدگی آنها شگفت زده هستم زیرا آنها همیشه شما را با یک تجربه شگفت زده می کنند و هرگز دقیقاً آنچه را که انتظار دارید انجام نمی دهند.”

در یک مورد آزمایشی، تیم او در حال آزمایش یک محیط رشد برای سلول‌های پستانداران بود تا ببیند آیا کپک نیز آن را دوست دارد یا خیر.

“این موجود از آن محیط متنفر است. بنابراین شروع به ساختن یک ساختار سه بعدی عجیب برای دنبال کردن و فرار کرد.”

شبکه پردازش

اگرچه P. polycephalum از نظر فنی یک ارگانیسم تک سلولی است، اما ما آن را شبکه ای می دانیم که رفتار جمعی را نشان می دهد. هر قسمت از قالب مخاطی کاملاً مستقل عمل می کند و بدون سیستم پردازش مرکزی، اطلاعات را با قسمت های مجاور خود به اشتراک می گذارد.

رید گفت: «من فکر می‌کنم این بسیار شبیه به نورون‌های مغز است، شما مغزی دارید که از نورون‌های زیادی تشکیل شده است – و همین امر در مورد قالب‌های چسبنده نیز صدق می‌کند.

این شباهت مغز واقعا جالب است و این اولین بار نیست که P. polycephalum با شبکه ای از نورون ها مقایسه می شود. توپولوژی و ساختار شبکه های مغزی و حباب های قالب لجن بسیار مشابه هستند و هر دو سیستم نوساناتی را نشان می دهند.

بیشتر بخوانید:

تصویر یک کرم عجیب و غریب بی آزار که در یک لحظه تبدیل به مار می شود!

هنوز مشخص نیست که چگونه اطلاعات در قالب لجن پخش و به اشتراک گذاشته می شود، اما ما می دانیم که عروق P. polycephalum منقبض می شوند تا به عنوان یک پمپ پریستالتیک عمل کنند و مایع سیتوپلاسمی را تحت فشار از یک قسمت به قسمت دیگر ارسال می کنند. به نظر می رسد که نوسانات این مایع با محرک های خارجی همزمان است.

دوبرنر به ScienceAlert گفت: “به دلیل تعامل رفتاری آنها، تصور می شود که این نوسانات در واقع در حال انتقال و پردازش اطلاعات هستند و این رفتار این موجود را شکل می دهد.” اگر شبکه ای از Physarum دارید که جذب غذای خاصی می شود، در آن صورت وقتی با قند مواجه می شوید، ارگانیسم الگوی نوسان خود را تغییر می دهد و شروع به نوسان سریع تر می کند. به دلیل این نوسانات، کل ارگانیسم با سرعت بیشتری الگوی نوسان خود را تغییر می دهد و شروع به حرکت در جهتی می کند که غذا در آن قرار دارد.

در سال 2021، او و همکارانش مقاله ای منتشر کردند که نشان می داد این نوسانات به طور قابل توجهی شبیه نوسانات دیده شده در مغز هستند، با این تفاوت که به جای سیگنال های الکتریکی، یک سیستم هیدرودینامیکی را شامل می شود.

وی گفت: بحث این نیست که چه چیزی نوسان می کند و اطلاعات چگونه منتقل می شود، بلکه نوسان و توپولوژی آن مربوط به این موضوع است. آیا نورون به یک نورون یا 100 نورون دیگر متصل است. آیا نورون ها فقط با نورون های همسایه خود ارتباط برقرار می کنند یا با نورون های دوردست نیز ارتباط برقرار می کنند؟ »

تعریف شناخت

هر چقدر هم که کار این موجود هیجان انگیز به نظر برسد، هر محققی که روی این موضوع کار می کند به شما خواهد گفت که P. polycephalum فی نفسه یک مغز نیست. تا آنجا که ما می توانیم بگوییم، موجودی قادر به پردازش اطلاعات در سطح بالاتر یا تفکر انتزاعی نیست.

اگرچه این ایده جالب به نظر می رسد، اما این موجود به چیزی شبیه مغز تبدیل نخواهد شد. ارگانیسم میلیاردها سال برای انجام این کار وقت داشته است، اما هیچ نشانه ای از حرکت به سمت این ایده وجود ندارد (اگرچه نویسندگان داستان های علمی تخیلی این نظریه را دوست دارند و می توانند آن را بگیرند و با آن کار کنند).

از نظر زیست شناسی عمومی، قالب لجن ساختار بسیار ساده ای دارد. این واقعیت نحوه درک ما از راه حل مشکل را تغییر می دهد.

درست مانند هر موجود زنده دیگری، این موجود به غذا نیاز دارد، نیاز به حرکت در محیط خود دارد و به مکانی امن برای رشد و تولید مثل نیاز دارد. این مشکلات می توانند پیچیده باشند، اما P. polycephalum می تواند با ساختار شناختی بی نهایت محدود خود آنها را حل کند. به گفته رید: این موجود علیرغم محدودیت های خودش این کار را به روش ساده خودش انجام می دهد و اینکه خودش این کارها را انجام می دهد چیز زیبایی در مورد این سیستم است.

در اصل، ما با ارگانیسمی روبرو هستیم – یک لامپ مرطوب چسبنده که عاشق رطوبت است – که دانش او اساساً با ما متفاوت است. مانند مثال متروی توکیو، می تواند راه های جدیدی برای حل مشکلات به ما بیاموزد.

رید گفت: «این در واقع ماهیت هوش را به ما می‌آموزد، دیدگاه‌های خاصی را به چالش می‌کشد و مفاهیم را اساساً گسترش می‌دهد. این ما را وادار می کند تا باورهای باستانی بشر در مورد انسان ها را به چالش بکشیم که ما منحصر به فرد هستیم و بسیار توانمندتر از سایر موجودات هستیم.

منبع: ScienceAlert

5858