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近日，法國一家動物園展出一種特別的生物，外表像真菌、行為像動物的有機體。沒有嘴、沒有眼睛但是卻找到食物，沒有大腦但是“學(xué)習(xí)”走迷宮卻不費勁。更神奇的是，即使把它切成兩半，短時間之內(nèi)還能“自愈”，簡直就是顯示版的“毒液”既視感。 這種神奇的生物其實是黏菌。其實黏菌在現(xiàn)實生活中并不難見，只是多數(shù)時候不太容易查覺。因為它們的生活方式與習(xí)慣跟真菌差不多，喜歡陰暗、潮濕的環(huán)境中，黏菌曾一度被劃到真菌界?，F(xiàn)在科學(xué)家知道，黏菌跟阿米巴蟲關(guān)系更近，現(xiàn)在被劃到變形蟲界，跟真菌界是并列的一支。 生命樹，黏菌介于動植界、真菌之間，是一個“異類”。 （圖片來源www.google.com） 黏菌圖片 （圖片來源：www.google.com） Part.1 挑戰(zhàn)走迷宮？讓這些無腦生物設(shè)計鐵路網(wǎng)也沒問題 其實這不是黏菌第一次火起來，黏菌早就因為其獨特的解迷宮的能力在網(wǎng)上火過。把黏菌放在迷宮的入口，把一食物放在出口，不久就會發(fā)現(xiàn)，黏菌似乎能很容易“找”到出口。這易操作、易觀察的實驗極大地刺激了人們的好奇心，黏菌被用來解各種各樣的迷宮，很少讓人失望過。 黏菌解迷宮。（圖片來源www.google.ocm） 這種能力也被科學(xué)家早早地注意到。日本科學(xué)家曾發(fā)表一篇研究，在培養(yǎng)皿里讓黏菌繪制了東京鐵路系統(tǒng)的線路圖。科學(xué)家把東京部分等比例縮小到培養(yǎng)皿中，然后在培養(yǎng)皿上對應(yīng)東京附近重要的地鐵站的36個位置放上食物，用黏菌避光的特性，用光斑模擬海岸線和地形，這樣黏菌能組合出不同路徑的路線來連接食物。要知道，連接起這36個點的方案可以說是無窮無盡的，東京鐵路線路經(jīng)許多年、許多人的打磨也變成世界上最成熟、高效的鐵路線路，但黏菌不消多久就能走出連接食物的線路，其中有些跟人類花費巨大人力與智力設(shè)計的世界上最成熟的地鐵線路擬合度很高。 科學(xué)家們似乎也玩得樂此不疲，想知道黏菌的極限到底在哪里，甚至還有科學(xué)家利用黏菌找食物的能力去擬合全球的絲綢之路路線。 黏菌利用原質(zhì)團“找”到連接食物最短的路徑。（圖片來源：參考文獻[1]） 黏菌擬合的鐵路路線。 （圖片來源：參考文獻[2]） 沒有大腦、甚至沒有眼睛，為什么黏菌能做這么復(fù)雜的工作呢？其中的訣竅其實很簡單。黏菌并沒有一開始就算出最簡單的路徑，它采用的是窮舉法，靠伸出去的原質(zhì)體進行大面積全方位的搜索，利用化學(xué)物質(zhì)標(biāo)記每條路徑，然后只保留其中傳輸效率最高的路徑來連接食物，其余的路徑就“放棄”掉，畢竟這樣能最大化地利用食物，增加自己的覓食效率，因此它的記憶能力更像是反復(fù)試錯的結(jié)果。對每一種生命來說，食物是關(guān)鍵。在演化這場歷時悠久的旅途中，每個生命的尋找食物的技能都得到了充分的打磨，才得到我們今天嘆為觀止的展現(xiàn)。 黏菌回避已經(jīng)探索過的無效路徑（圖D）。 （圖片來源：參考文獻[3]） Part.2 720種性別？給黏菌設(shè)計廁所好難 處于營養(yǎng)期時的黏菌是一個單細胞的變形蟲態(tài)，靠延伸的原質(zhì)體去到處尋找食物。但是，饑餓會觸發(fā)黏菌聚集，進入繁殖期，在潮濕、陰暗的環(huán)境會觸發(fā)黏菌形成子實體。子實體由孢囊與孢囊柄組成，孢囊里產(chǎn)生的就是孢子——黏菌后代。 黏菌的生活史。（圖片來源www.google.com） 網(wǎng)上所說的黏菌有720種“性別”就來源于孢囊里能產(chǎn)生不同類型的孢子，實際上這跟性別的定性有些差距。黏菌是同配生殖，單細胞的孢子沒有明顯形態(tài)與大小上的差距，也就是說沒有性別之間的分化，也就是說只能稱之為不同的交配型（mating types）。 其720種性別的說法來源于其產(chǎn)生的孢子有不同的基因型，已經(jīng)有研究的跟“性別”差異相關(guān)的基因有好幾個，每個又有不同的變型，組合起來，“性別”就多了。 黏菌的不同交配型，只是基因?qū)用娴牟町?。（圖片來源：參考文獻[4]） 但實際上，不同的黏菌其實交配類型差別很大，與“性別分化的相關(guān)基因也有些不同。 而且其“性別”分化機制沒有完全弄清，可以說，我們對黏菌還所知甚少，說黏菌有720種性別其實是不嚴(yán)謹?shù)摹?/p> 但是可以肯定的是，黏菌作為單細胞生物，其不同性別之間的性狀分化沒有人類的那么復(fù)雜，其惡劣環(huán)境下觸發(fā)的有性生殖（比如饑餓），并產(chǎn)生的多“性別”的機制也很貼合“性”的本質(zhì)。其多樣的性別為“兩性”之間的結(jié)合提供了更多可能性，這樣不同“性”之間積累的變異可以相互組合，產(chǎn)生更適合環(huán)境的下一代。 這種能力某種程度上也是生命的必備技能之一，畢竟生活的地球是一個多變的環(huán)境，只有保持后代的多樣性才不至于在多變的環(huán)境中全軍覆沒。 Part.3 想養(yǎng)黏菌該怎么操作？在線等，挺急的 其實黏菌火了之后，在國外甚至連接了一個社區(qū)，飼養(yǎng)黏菌、交換黏菌、分享黏菌一步步吞噬食物的視頻，去感悟其生活，模擬黏菌的生存智慧，帶來的啟示意義與社會鏈接已經(jīng)超過基本的生物學(xué)知識了。 去哪領(lǐng)？黏菌本身不難找，喜歡的陰濕的環(huán)境。在潮濕的森林，翻開腐爛的木頭，也許就能找到，甚至它還會從家里的木質(zhì)地板里忽然冒出來。當(dāng)然，現(xiàn)在飼養(yǎng)黏菌的人也不少，找到熟人分享一下也可以。 在野外，腐爛木頭上忽然爆發(fā)的多頭絨泡菌。（圖片來源：www.google.com） 怎么喂食？黏菌算比較容易養(yǎng)的生物。大多數(shù)黏菌是腐生菌，大家常養(yǎng)的是多頭絨泡菌，吃的食物也不是很挑剔，如果要喂養(yǎng)的話，喂燕麥片是個不錯的選擇。 看著黏菌從一個小角落探出來，慢慢流動把食物吃光，不去思考它本身的生存智慧，光看著就挺解壓的。
黏菌“脈動”起來去尋找食物。（圖片來源：www.google.com） 當(dāng)然，了解得越多后，我們本身也不用太驚訝于黏菌的功能。畢竟每個生活在地球上的生命，關(guān)于愛與希望（生存與繁衍）都有自己獨到的解答。畢竟這是生命的所有意義，有多復(fù)雜、多絢麗、多聞所未聞都不足為奇。哪怕只是一個單細胞的生命，也經(jīng)過了億萬年的生存之旅，每一種生物隨著我們對它們了解得更多，就會發(fā)現(xiàn)我們對于生命這個讓地球充滿活力與秘密的奇跡還所知甚少。 參考文獻： [1] Nakagaki, Toshiyuki. 'Smart behavior of true slime mold in a labyrinth.' Research in Microbiology 152.9 (2001): 767-770. [2] Tero, Atsushi, et al. 'Rules for biologically inspired adaptive network design.' Science 327.5964 (2010): 439-442. [3] Reid, Chris R., et al. 'Slime mold uses an externalized spatial “memory” to navigate in complex environments.' Proceedings of the National Academy of Sciences 109.43 (2012): 17490-17494. [4] Bloomfield, Gareth, et al. 'Sex determination in the social amoeba Dictyostelium discoideum.' Science 330.6010 (2010): 1533-1536. [5] Urushihara, Hideko, and Tetsuya Muramoto. 'Genes involved in Dictyostelium discoideum sexual reproduction.' European journal of cell biology 85.9-10 (2006): 961-968. 出品：科普中國 制作：廖鑫鳳 、盧憲雯、史鳴明、楊蓮（昆明植物研究所國家植物博物館展陳專項辦公室） 監(jiān)制：中國科學(xué)院計算機網(wǎng)絡(luò)信息中心 （本文中標(biāo)明來源的圖片已獲得授權(quán)） 本文來源于”中國科普博覽“公眾號（kepubolan），轉(zhuǎn)載請注明公眾號出處 |
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