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大科技_无脑生物如何解开宇宙谜团?

由大科技发表于2021-07-21 07:00:00

无论学习还是解题,人类需要大脑来完成,然而,自然界中看起来最简单的生物之一——黏菌,既没有大脑,也没有神经,仅有一个细胞,却既能学习走出迷宫,还能帮助人类规划城市道路,甚至解开宇宙谜团。

形态各异的黏菌

图片中这些一团团、一簇簇或一摊的东西就是黏菌。它们形态怪异,有的如同外星怪兽,有的如同珊瑚,有的如同鱼子;它们的颜色异常丰富,有鲜艳亮丽的明黄或粉红,也有暗淡的灰白或暗红;有的黏菌颇具观赏性,有的却如同呕吐物一样令人反胃。

花形亚团毛黏菌中冒出的孢子囊,就像外星生物伸出的眼睛。孢子相当于种子,用于繁殖。

巨大的单细胞生物

黏菌其实是单细胞生物,每一团黏菌是由无数个黏菌细胞核组成的一个巨大的细胞,它们共用一个巨大的细胞壁,就像一个装满了细胞核的大袋子。

本来,大多数黏菌以单细胞的形式生活,小到肉眼看不见;但当食物短缺时,它们开始聚积,这才形成一个大细胞,以方便节约能量、探索周围的环境、寻找食物。随着繁殖,它们会越长越大,有的可重达20千克。

它们生活在地球的各个角落,林地上、土壤里、树干上、树叶堆里、排水管中,甚至空调里。它们以细菌为食,是自然界中分解死亡生物的重要成员。它们也非常爱吃燕麦,燕麦是人们培养黏菌的食物。

进入生殖期,黏菌会长出孢子囊,里面装着无数肉眼看不见的孢子,孢子囊打开后,孢子会随风飘到各处。

无脑的学习者

科学家最感兴趣的黏菌是疟原虫,它们在寻找食物的过程中表现出惊人的智能。

寻找食物时,疟原虫会让后面的部分避开已经探索过的路径,提高觅食的效率。当科学家在它行经的途中撒上盐或咖啡后,它会避开这些位置;然而,一旦它发现走过这些物质就能找到食物,而且这种物质也不会杀死自己,那么,它会改变以往的习惯,不再避开。更有趣的是,如同朋友之间分享经验,不同的疟原虫个体之间也会传递上述寻找食物的诀窍。

走迷宫高手

疟原虫中的明星是多头绒泡菌,呈明黄色。在寻找食物时,它们会向四周辐射铺展,一旦某个分支接触到了食物,其他的分支就会死亡、消失,而最有效的路径则得到加强,形成一个最佳食物网。

科学家曾做过实验,将黏菌放在一个迷宫中,如果没有任何食物,它们会充满迷宫中的所有路径;如果分别放置两片燕麦在迷宫中的进出口,它们最终会留下这两点之间最短的路线。

线路规划师

假设你们家庭要进行一次全国自驾游,游览目的地有20个,你们游览每个地方后将返回出发地,要怎样规划路线,才能保证总体行程距离最短?不需要计算机模型,多头绒泡菌就能为你解答。

日本东京地铁网被公认为效率最高的地铁网络。科学家曾经将燕麦按照东京地铁网各市郊站点的位置缩小比例布局在一块培养皿上,再将一团多头绒泡菌放置在“中心站点”,即东京站。科学家发现,黏菌寻找燕麦留下的最终路径与东京地铁的路线奇迹般地吻合。而日本工程师、规划师等花费了许多年才得出的最佳路线,黏菌只花了1天。

科学家们还用黏菌测评各国的道路网,发现美国的道路网非常差,英国的也好不到哪去。总之,越来越多的机构将黏菌网络规划能力应用在城市道路、铁路系统以及行车路线的规划上。

多头绒泡菌“画”出东京地铁网。


寻找暗物质的“星际猎犬”

黏菌的网络规划能力甚至吸引了宇宙学家的关注,他们研究出黏菌做出选择时的判断方式,并将之用在寻找暗物质上。

宇宙在塑造过程中,靠引力构建了一个巨大的丝状网络,被称为“宇宙网”。宇宙中的各个星系或星系团相距往往达数亿光年,却通过这个网络相连。宇宙网就像宇宙的骨骼,主要由暗物质(一种看不见的神秘物质)组成。然而,暗物质很难被探测到。

在黏菌的启发下,一个研究小组设计出一种计算机算法,来勾勒宇宙网。它们将37000个星系的位置信息输入这种算法,得到了宇宙网的三维地图。

紫色网络显示了37000个星系所在位置的三维宇宙网。方框中显示了细丝状路径上的星系。

专家们的新宠

一种无脑的简单生命体居然可以表现出如此非凡的能耐,让拥有生物界最强大脑的人类极受震撼。

黏菌的魅力自从被发现之后,不仅城市专家和宇宙学家,艺术家、计算机科学家、工程师、社会学家等各界专家也将它带回实验室或家里,创作艺术作品、研究3D打印,甚至设计无人驾驶汽车的通讯系统等。

人们往往认为只有高级生物才具有智慧,黏菌的表现却与这个论断相反。看来,人类对这个世界还只是一知半解。

有趣的黏菌

黏菌是哪种生物 黏菌会动却不是动物,也不是植物,与真菌也大不同,如何给它们分类,真是难坏了科学家们。目前,它被归为原生生物。目前全球已发现的黏菌有900多种。

自己养殖细菌 就像人类种植农作物供应食物一样,黏菌这种超级简单的生物也有同样的行为。当它们遇到细菌时,不会全部吃掉,而是留一部分与自己随行,让其生长,等合适的时候再吃或者为后代提供营养。

性别多达720种 人类和许多常见的生物只有雌、雄两种性别,然而,黏菌的性别大约有720种之多,任何两种不同性别交配,都能繁殖出后代。

作者:大科技

公众号:大科技

原文链接:http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzA3MzMzMDQxOQ==&mid=2650800967&idx=1&sn=c60e24d6c76046063407e0aa5b038dfe&chksm=84e418dbb39391cde35284e81033bed503083a241c5fa6934ffdc713f5207dd64dbf2cbbd549&scene=0&xtrack=1#rd

发布时间:2021-07-21 07:00:00

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