PNAS：不靠大脑，黏菌在管径网络中存储食物信息

导语

在自然界中，简单的生命也能存储利用经验信息，从而在复杂多变的环境中，躲避掠食者并寻找营养物质。来自马克斯·普朗克动力学和自组织研究所的一项研究表明，一种名为多头绒泡菌的黏菌就具备通过记忆寻找食物的这样的能力。

Leo | 作者邓一雪 | 编辑

论文题目：
Encoding memory in tube diameter hierarchy of living flow network

论文地址：https://www.pnas.org/content/118/10/e2007815118
对于智能生命及其文明而言，记忆既是历史的见证，也是处理未知问题的决策依据。然而，记忆并不一定都能留下实物的遗迹，也并非一定要存在于高等生命体的大脑中。在自然界中，简单的生命也能存储利用经验信息，从而在复杂多变的环境中，躲避掠食者并寻找营养物质。来自马克斯·普朗克动力学和自组织研究所的 Mirna Kramar 和 Karen Alim 就对一种名为多头绒泡菌（Physarum polycephalum）的黏菌通过记忆寻找食物的能力进行了研究。这一研究成果于 2021 年 3 月 9 日发表在美国国家科学院院刊 PNAS 上。
多头绒泡菌不仅仅模糊了动植物与真菌之间的分界，也因其原生质团能形成独特的生物网络令科学家们为之着迷。数十年来从城市规划到宇宙探索，在诸多科研领域都留下了它们小小的身影。

在添加新的营养源后，网络管道的粗细发生变化多头绒泡菌的网络可以自由地伸缩、移动，这一特点就使得该生物能够逃离有危险的环境，并追寻食物的来源。而且，这种生物可以把已知的食物信息编码到自身的网络结构中（网络管道的粗细分布），并利用已存储的信息对未知事件进行决策。在这项研究中，Mirna 与 Karen 发现，当黏菌接触到食物后，会释放出相应的化学物质，软化自身的网络结构，从而改变网络管道的粗细程度与流量。进而让整个生物体向有食物的一方进行迁移。受控于化学物质而非流速的管道扩张。网络中管道的直径发生的变化（黄色曲线），并不是由流动剪切速率的变化（紫色曲线）引起的。
黏菌网络的因其复杂的现象与背后简单的规律吸引了众多科学家的侧目，正如该论文作者 Karen Alim 所言，该研究为这一古老的生物又揭开了一层面纱，而背后的普遍规律也可以用于设计智能化的材料与机器人。
复杂科学最新论文

集智斑图顶刊论文速递栏目上线以来，持续收录来自Nature、Science等顶刊的最新论文，追踪复杂系统、网络科学、计算社会科学等领域的前沿进展。现在正式推出订阅功能，每周通过微信服务号「集智斑图」推送论文信息。扫描下方二维码即可一键订阅：