Необъяснимый гений плесени physarum polycephalum

Posted on by riasevastopol

На первый взгляд, Physarum polycephalum не вызывает особенного интереса. Растущая по большей части на продуктах разложения в лесах, эта ярко-желтая плесень очевидно не наводит на душеспасительные мысли. Еще менее впечатляющим представляется структурное строение организма: одноклеточный, имеет только остаточное количество ДНК, протеинов и энзимов, к тому же разрастается с ничтожной скоростью — всего 1 миллиметр в час.

Но, не обращая внимания на все перечисленные недочёты, эта плазмодиальная слизневая плесень считается в необычной степени разумной. Преодолевая неестественные лабиринты, воссоздавая сложные, спроектированные человеком траектории, избегая наряду с этим тенденции к повторению, этот организм сосредоточил на себе внимание множества ученых в мире.

Ниже приведены результаты трех изучений, раскрывающих феноменальные свойства Physarum семь дней.

  • История происхождения Lorem Ipsum

Решение проблемы малейшим методом

В 2001 году была организована команда исследователей из Университета Хоккайдо (Япония), чтобы изучить свойство разрешённого организма прокладывать пути через лабиринты.

Пример плесени был разделен на пара фрагментов и после этого равномерно размещен в поле лабиринта.Необъяснимый гений плесени physarum polycephalum В течение нескольких часов плесень разрослась, связав все разрозненные фрагменты и заполнив фактически все вероятные дороги. А в то время, когда исследователи поместили маленькие кусочки овсяных хлопьев при выходе и входе из лабиринта, случилось что-то необычное:

Слизь проходит лабиринт в отыскивании пищи

Медлительно, но правильно, слизь выползла из каждого тупика лабиринта, и сконцентрировалась на самая эффективной траектории, ведущей к еде. «Отдельные толстые венообразные формы», как писали исследователи, «соединяющие две точки траекторией, максимально приближенной к малейшему пути».

Опыт повторялся множество раз, выдавая одинаковый итог: имея рвение выжить в качестве главной задачи, плесень «меняла собственную морфологию в рамках лабиринта, формируя одну плотную «трубу», ведущую напрямую к источнику пищи.

Physarum polycephalum прокладывает путь через лабиринт осмысленно и последовательно; Источник: формирование траектории методом трубочного морфогенеза у амебных организмов (Накагаки,2001).

Как результат опыта, ученые постановили, что этот организм владеет неким зачаточным подобием разума. «Действенный процесс нахождения оптимального ответа в рамках лабиринта может расцениваться в качестве клеточного вычисления плазмодия внутриклеточными материалами».

  • Как решать непростые неприятности? Урок, полученный от онкологов

изменения поведения и Способность обучения

Physarum polycephalum очень заинтересовала ученных из Университета Хоккайдо. Семь лет спустя они совершили еще одно изучение, направленное на изучение возможности слизневого организма предугадывать и вспоминать события, не обращая внимания на отсутствие мозга.

В рамках опыта пример плесени был помещен на страницу пластика, по окончании чего ему разрешили разрастаться в намерено созданных совершенных условиях (повышенная температура, влажность); каждые 10 мин. измерялась крайняя точка роста. После этого, с равными промежутками, пример подвергался неожиданному действию сухого воздуха и холодного, на протяжении которого плесень очень сильно тормозила интенсивность роста.

Дальше произошло что-то неожиданное: по окончании нескольких промежутков, слизневая плесень начала «предугадывать» момент, в который она должна была подвергнуться действию холодного воздуха, и заблаговременно тормозила собственный рост, чтобы сэкономить энергию.

Тёмные столбцы отображают моменты времени, в каковые плесень тормозила рост в ожидании действия холодного, сухого воздуха

Определение промежутков, либо «периодичности», не такая легкая задача — кроме того для человека. «В то время, когда древние египтяне вычислили периодичность разлива реки Нил и удачно предсказали следующее затопление его берегов, данный прорыв подтолкнул людей к созданию календаря, что стало знаком золотого век цивилизации», отмечают ученые. «Это только подчеркивает невероятность того, что одноклеточный организм способен на подобную функцию».

В следствии исследователи установили, что изучаемый организм владеет свойством к обучению, не обращая внимания на полное отсутствие какого-либо подобия мозга.

  • Запомните все! 6 правил действенного обучения

Свойство формирования сетей

В 2010 году японские ученые снова погрузились в неизведанный мир Physarum polycephalum — в этом случае чтобы узнать, способен ли разрешённый организм формировать действенные сети.

Они воссоздали миниатюрную версию схемы Токийского ЖД транспорта, применяя овсяные хлопья для отметки размещения образец и городов слизневого организма на кусочке овса, воображающий собой Токио. Очевидно, строительство настоящей ЖД сети было обусловлено изюминками естественного рельефа (горами, реками и т.д); эти препятствия были воссозданы посредством отдельных источников света различной интенсивности, потому что плазмодии избегают броского освещения.

«Плазмодии Physarum разрослись из “Токио” и прежде всего заняли солидную часть дешёвого пространства», пишут исследователи, «дабы потом сконцентрироваться около хлопьев, истончая появившуюся сетку и оставляя только более толстые соединяющие трубки».

Громадное желтое пятно воображает Токио и ту точку, где изначально был размещен пример Physarum; из этого слизистая плесень распространилась на мелкие белые точки (воображающие собой главные близлежащие города), и истончилась потом лишь до главных связей между ними. На этот процесс у организма ушло только 26 часов.

По окончании бессчётных опробований исследователи заключили, что плесень «продемонстрировала характеристики, схожие с чертями ЖД сети с позиций цены, отказоустойчивости и транспортной эффективности», — и ей удалось этого добиться методом создания «процесса селективного усиления предпочтительных одновременного удаления и маршрутов избыточных связей».

Применяя полученные результаты, команда ученых создала биологически вдохновленную математическую модель для адаптивного проектирования сети. В теории, они предполагают, что эта формула возможно использована в качестве отправной точки для начала «производства [транспортных] ответов, равных либо превосходящих по своим особенностям имеющиеся инфраструктурные ответы».

Начальная форма плазмодий представляет собой случайным образом организованную решетчатую структуру с довольно узкими промежутками. Краями помогают плазмодиевые трубки, служащие протоками для протоплазмы, и узлы соединения между ними. Предположим, что давление в узлах I и J будет PI и PJ, соответственно, и что эти два узла соединены цилиндром длиной Lij и радиусом Rij. «Н» — вязкость жидкости, а Dij = PR4/8H есть мерой проводимости трубки.

При том, что протяженность Lij есть постоянной, поведение сети описывается проводимостью (Dij) ее краев. Источник: Правила биологически обусловленного адаптивного сетевого дизайна (Накагаки, 2010)

«То, на что у людей ушло более 100 лет — сложная совокупность, разрабатываемая градостроителями и инженерами — было воссоздано плесенью чуть более, чем за день» — заявила биолог Хизер Барнетт (Heather Barnett) на конференции TED, посвященной этим организмам. «Миксомицеты — аналог биологического компьютера».

  • 10 поразительных фактов о работе головного мозга

Плесень эры Ренессанса

Полезность Physarum polycephalum не сводится к итогам перечисленных выше изучений. Ее изюминки были использованы для музыки, проектирования моделей биологических вычислительных изучения и устройств стратегий совместной работы.

Будучи заинтригованной этими свойствами, Хизер Барнетт создала The Slime Mould Collective, портал для творческой практики и научных исследований, которая связана с этими «несложными, но наряду с этим столь развитыми организмами». Тут художники и учёные видятся с программистами, чтобы обсудить непостижимые тайны плесени.

Но как оказалось, что одноклеточный организм возможно столь умным без наличия какого-либо подобия центральной нервной совокупности либо мозга? Ученые и сейчас прилагают множество упрочнений, чтобы всецело постичь всю сущность P.polycephalum, но главные предположения основаны на особенности роста и движения данной плесени.

«В таких организмов существует постоянная ритмическая пульсация», говорит Барнетт. «Быть может, именно это синхронное, постоянное перемещение и разрешает организму организовать познание окружающей его среды».

Высоких вам конверсий!

Источник: priceonomics.com, Image source: McCollCenterNC

Случайные статьи:

Одноклеточный гриб обошедший лучших инженеров


Подборка похожих статей:

riasevastopol

More Posts