Физарум многоглавый

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
(перенаправлено с «Physarum polycephalum»)
Перейти к навигации Перейти к поиску
Физарум многоглавый
Плазмодий Physarum polycephalum
Плазмодий Physarum polycephalum
Научная классификация
Клада:
Тип:
Инфратип:
Порядок:
Семейство:
Вид:
Физарум многоглавый
Международное научное название
Physarum polycephalum Schwein.

Физарум многоглавый[1] (лат. Physarum polycephalum) — вид миксомицетов семейства Физаровые. Является распространённым модельным организмом в генетике, физиологии и биохимии, а также одним из наиболее изученных организмов[2].

Родовое название Physarum образовано от др.-греч. φυσα — «пузырь». Видовой эпитет лат. polycephalum означает «многоголовый»[3].

Вид получил широкую известность после того, как был представлен в парижском зоопарке, где организм получил название «blob» («слизь», «капля»). Такое имя он получил в честь фильма ужасов «Капля», где инопланетная слизь захватывает целые города, поглощая всё, что попадается по пути[4][5].

Описание[править | править код]

Плазмодий[править | править код]

Вегетативная стадия физарума многоглавого представляет собой плазмодий (одну большую клетку со множеством ядер), обладающим ярко-жёлтым или зеленовато-жёлтым цветом. Известны белые штаммы, полученные в лабораторных условиях[6].

Спорангии физарума многоглавого

Спороношения[править | править код]

Спороношения представляют собой спорангии на желтоватых полупрозрачных ножках, реже сидячие, слегка удлинённые. На одной ножке располагается по несколько спорангиев, которые образуют структуру, напоминающую по форме сморчок. Жёлтые или беловатые спороношения в высоту достигают до 1,5 мм, каждый отдельный спорангий — до 0,4 мм в диаметре. Перидий однослойный, тонкий, плёнчатый, плотно орнаментирован белыми или желтоватыми чешуйками извести. Гипоталлус красновато-коричневый, незаметный. Капиллиций плотный, достаточно эластичный, из белых или желтоватых угловатых узелков, заполненных известью и соединённых множеством стекловидных трубочек. Споры в массе чёрные, фиолетово-коричневые в проходящем свете, шаровидные, с равномерно утолщенной оболочкой, 9—11 мкм в диаметре. Покрыты мелкими бородавками, образующие по 2—4 споры на видимой части споры[6].

Экология[править | править код]

Образует обширные спороношения на гнилой древесине, часто на плодовых телах базидиомицетов. Формируются спороношения на близлежащих, часто нетипичных субстратах[6].

Движение[править | править код]

Движение плазмодия физарума многоглавого

Движение плазмодия обеспечивается за счёт взаимодействия актина и миозина при участии ионов Ca2+[7]. Сокращения этих белков проталкивают цитоплазму тяжей по направлению движения плазмодия. Как и в мышцах животных, работа сократительных белков требует затрат АТФ для преобразования химической энергии в механическую.

«Интеллект»[править | править код]

Нахождение кратчайшего пути[править | править код]

Построение железнодорожной сети Японии плазмодием физарума многоглавого

Плазмодии физарума многоглавого способны выбирать кратчайшее расстояние между источниками пищи. В экспериментах маленькие кусочки плазмодиев физарума помещали в лабиринт. Когда они заполняли всё пространство лабиринта, у входа и выхода помещали два блока с измельчёнными овсяными хлопьями. В течение четырёх часов цитоплазменные тяжи в тупиковых и более длинных ходах утончались и исчезали. Ещё через четыре часа плазмодий сформировал единственный утолщённый тяж по самому короткому пути между источниками пищи. Авторы работы сделали вывод о наличии у физарума примитивного интеллекта[8]. Тем не менее в некоторых случаях плазмодии выбирают более длинный путь, так как выбор пути происходит в один шаг, без просчитывания всех возможных решений. Кроме того, поведение миксомицета в лабиринте можно описать в терминах градиента пищевых сигналов[9].

Схожий эксперимент был проведён в 2010 году. Исследователи поместили плазмодий физарума на карту центральной Японии, в которой на местах, соответствующих 36 крупнейшим городам, расположили источники пищи. В области, соответствующие горам и озёрам, направили свет различной интенсивности, который плазмодий избегает. В поисках пищи миксомицет сначала занял всё свободное пространство, а затем оставил лишь толстые цитоплазматические тяжи, соответствующие железным дорогам. Созданная им транспортная сеть почти полностью повторяла существующую транспортную сеть Японии[10]. Таким же образом были смоделированы транспортные сети Великобритании[11], Испании и Португалии[12], а также Римской Империи на Балканах[13]. Некоторые авторы предлагают использовать подобное моделирование для поиска ещё не открытых римских дорог[14].

Память и обучение[править | править код]

Плазмодии физарума демонстрируют способность к запоминанию воздействия на них. Так, в эксперименте, проведённом в 2008 году, слизевик поместили на узкую дорожку в инкубатор с контролируемыми температурой и влажностью. Миксомицет мигрировал вдоль дорожки при благоприятных условиях. Затем условия три раза через равные интервалы времени меняли на более сухие и прохладные, что вызывало замедление движения миксомицета. В результате в благоприятных условиях он также замедлял своё движение в тот момент, когда ожидалась следующая стимуляция. Если дальнейшей стимуляции не происходило, физарум «забывал» о ней спустя 2 цикла. Но при её повторении плазмодий вновь замедлялся, ожидая новую стимуляцию[15].

Примечания[править | править код]

  1. Горленко М. В., Бондарцева Л. В. и др. Грибы СССР. — М.: Мысль, 1980. — С. 29. — 303 с.
  2. Новожилов Ю. К., Гудков А. В. Класс Eumycetozoa // Протисты: Руководство по зоологии. — СПб.: Наука, 2000. — Т. 1. — С. 443. — 679 с. — ISBN 5-02-025864-4.
  3. Werner L. C. Biological Computation of Physarum. From DLA to spatial adaptive Voronoi // Computing for a better tomorrow - Proceedings of the 36th eCAADe Conference, Lodz University of Technology, Lodz, Poland, 19-21 September 2018. — Łódź, 2018. — Vol. 2. — P. 531—536. — ISBN 978-94-91207-16-7. — doi:10.14279/depositonce-7675.
  4. В Париже нашли умную "слизь" без мозга, как из хоррора XX века.
  5. [неавторитетный источник?]
  6. 1 2 3 Гмошинский В. И., Дунаев Е. А., Киреева Н. И. Определитель миксомицетов Московского региона. — М.: АРХЭ, 2021. — С. 299—300. — 388 с. — ISBN 978-5-94193-089-0.
  7. D.A. Smith, R. Saldana. Model of the Ca2+ oscillator for shuttle streaming in Physarum polycephalum (англ.) // Biophysical Journal. — 1992-02. — Vol. 61, iss. 2. — P. 368–380. — doi:10.1016/S0006-3495(92)81843-X.
  8. Toshiyuki Nakagaki, Hiroyasu Yamada, Ágota Tóth. Maze-solving by an amoeboid organism (англ.) // Nature. — 2000-09. — Vol. 407, iss. 6803. — P. 470–470. — ISSN 1476-4687 0028-0836, 1476-4687. — doi:10.1038/35035159.
  9. A. Adamatzky. Slime Mold Solves Maze in One Pass, Assisted by Gradient of Chemo-Attractants // IEEE Transactions on NanoBioscience. — 2012-06. — Т. 11, вып. 2. — С. 131–134. — ISSN 1558-2639 1536-1241, 1558-2639. — doi:10.1109/TNB.2011.2181978.
  10. Atsushi Tero, Seiji Takagi, Tetsu Saigusa, Kentaro Ito, Dan P. Bebber. Rules for Biologically Inspired Adaptive Network Design (англ.) // Science. — 2010-01-22. — Vol. 327, iss. 5964. — P. 439–442. — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203. — doi:10.1126/science.1177894.
  11. Andrew Adamatzky, Jeff Jones. ROAD PLANNING WITH SLIME MOULD: IF PHYSARUM BUILT MOTORWAYS IT WOULD ROUTE M6/M74 THROUGH NEWCASTLE (англ.) // International Journal of Bifurcation and Chaos. — 2010-10. — Vol. 20, iss. 10. — P. 3065–3084. — ISSN 1793-6551 0218-1274, 1793-6551. — doi:10.1142/S0218127410027568.
  12. Andrew Adamatzky, Ramon Alonso-Sanz. Rebuilding Iberian motorways with slime mould (англ.) // Biosystems. — 2011-07. — Vol. 105, iss. 1. — P. 89–100. — doi:10.1016/j.biosystems.2011.03.007.
  13. Vasilis Evangelidis, Michail-Antisthenis Tsompanas, Georgios Ch. Sirakoulis, Andrew Adamatzky. Slime mould imitates development of Roman roads in the Balkans (англ.) // Journal of Archaeological Science: Reports. — 2015-06. — Vol. 2. — P. 264–281. — doi:10.1016/j.jasrep.2015.02.005.
  14. Vasilis Evangelidis, Jeff Jones, Nikolaos Dourvas, Michail-Antisthenis Tsompanas, Georgios Ch. Sirakoulis. Physarum machines imitating a Roman road network: the 3D approach (англ.) // Scientific Reports. — 2017-12. — Vol. 7, iss. 1. — P. 7010. — ISSN 2045-2322. — doi:10.1038/s41598-017-06961-y.
  15. Tetsu Saigusa, Atsushi Tero, Toshiyuki Nakagaki, Yoshiki Kuramoto. Amoebae Anticipate Periodic Events (англ.) // Physical Review Letters. — 2008-01-03. — Vol. 100, iss. 1. — P. 018101. — ISSN 1079-7114 0031-9007, 1079-7114. — doi:10.1103/PhysRevLett.100.018101.