Исследователи Гарвардского и Тафтского университетов в США обнаружили ещё одно интересное свойство слизевика Physarum polycephalum. Оказалось, что он может ориентироваться в пространстве при полном отсутствии химических стимулов. Слизевик самостоятельно рос по направлению к более крупным объектам в полной темноте, ориентируясь по изменению растяжения агара в чашке петри.
Слизевик Physarum polycephalum представляет собой одну-единственную клетку с множеством ядер (плазмодий), вырастающую до толщины в 2 мм и площади 5,5 м2. Он способен передвигаться со скоростью до 5 см в час, питаться практически всем, что встречается на пути, и переживать продолжительные периоды засухи.
У P. polycephalum нет мозга, но он может выполнять вычисления, схожие с мышлением. Например, в 2000 году слизевик нашёл кратчайший путь из лабиринта, на конце которого учёные положили овсяные хлопья. В исследовании 2009 года учёные подтвердили способность P. polycephalum находить кратчайшие пути к питательным веществам и перестраивать по ним свои тяжи. Исследование 2010 года показало, что слизевик умеет перебирать варианты источника пищи, выбирая наиболее подходящий. Кроме того, он не возвращается на уже пройденные им места. Это происходит благодаря слизи, выделяемой им во время движения. Как предположили исследователи, P. polycephalum также способен отличать свою слизь от слизи других организмов.
Во всех прошлых экспериментах слизевика стимулировали либо светом, либо питательными веществами и температурой. В новом исследовании американские учёные решили провести эксперименты без использования подобных стимулов и посмотреть, как P. polycephalum будет ориентироваться в пространстве.
Для эксперимента авторы взяли чашки петри, покрытые агаровым гелем. По краям чаши они расположили несколько стеклянных дисков — три диска с одной стороны и один на противоположной. В центре расположили небольшой образец P. polycephalum.
Поскольку слизевики обладают светочувствительностью, исследователи поместили чашки петри в тёмное место. Первые 12—14 часов P. polycephalum разрастался равномерно по всем направлениям. После появлялся длинный тяж, в 70 % случаев направленный прямиком к трём стеклянным дискам у края чаши. Если исследователи располагали три диска друг на друге, слизевик распознавал их как один диск и выпускал два тяжа по направлению к обоим противоположно расположенным дискам.
Чтобы понять причины такого поведения, исследователи смоделировали, как деформируется агар при изменении положений дисков. Оказалось, что слизевик реагирует на напряжение в окружающей среде, создаваемое растяжением агара. Если площадь деформации больше, P. polycephalum расценивает это так, будто там находится больший по размеру объект, и тянется к нему.
Исследователи предположили, что подобная ориентация происходит за счёт рецепторов, схожих с TRP-каналами, расположенными в плазматической мембране множества организмов. Они способны улавливать изменение давления и растяжения. Авторы обработали слизевика препаратом, блокирующим действие TRP-каналов. В итоге он потерял способность ориентироваться по растяжению. После обработки слизевик рос по направлению к большему объекту только в 11 % экспериментов.
На примере P. polycephalum учёные планируют узнать больше о примитивном «сознании» простейших организмов, благодаря которому они ориентируются в пространстве. Сейчас учёные работают над поиском момента, в который P. polycephalum переключается на целенаправленный рост к большему объекту, и рассматривают другие физические факторы, влияющие на поведение слизевика.
Материалы исследования опубликованы в статье «Mechanosensation Mediates Long-Range Spatial Decision-Making in an Aneural Organism» в журнале Adcanced Materials DOI: 10.1002/adma.202008161.
