没有中枢神经系统的单细胞粘菌霉菌如何做决定
对过去事件的记忆使我们能够对未来做出更明智的决策。马克斯-普朗克动力与自组织研究所（MPI-DS）和慕尼黑工业大学（TUM）的研究人员现在已经确定了粘液菌poly头菌如何保存记忆-尽管它没有神经系统。
当寻找食物或避免有害环境时，存储和恢复信息的能力为有机体带来了明显的优势。传统上，它被归因于具有神经系统的生物。
由Mirna Kramar（MPI-DS）和Karen Alim教授（TUM和MPI-DS）撰写的一项新研究通过揭示高度动态的单细胞生物存储和检索有关其环境的信息的惊人能力，对这一观点提出了挑战。
过去的窗口
数十年来，粘液霉菌Physarum polycephalum一直困扰着研究人员。这种独特的生物体存在于动植物王国和真菌王国之间的十字路口，可洞悉真核生物的早期进化史-人类也属于真核生物。
它的身体是一个巨大的单细胞，由相互连接的管组成，形成复杂的网络。这种单个变形虫细胞可能会延伸几厘米甚至几米，是吉尼斯世界纪录中地球上最大的细胞。
在最基本的生活水平上做出决策
粘液霉菌具有解决复杂问题的惊人能力，例如找到穿过迷宫的最短路径，因此获得了“智能”属性。它激起了研究界的兴趣，并引发了有关最基本生活水平上的决策的问题。
鉴于Physarum的管状网络不断进行快速重组-生长和分解其管-而完全缺乏组织中心，因此其决策能力尤其令人着迷。
研究人员发现，这种生物将食物的记忆直接编织到类似网络的身体的结构中，并在做出未来决策时使用所存储的信息。
网络架构作为过去的记忆
MPI-DS的生物物理和形态发生小组负责人兼慕尼黑工业大学生物网络理论教授卡伦·阿林（Karen Alim）说：“从简单的实验观察中开发出一个项目，这真是令人激动。”
当研究人员追踪生物体的迁移和进食过程，并观察到进食后很长一段时间，食物来源在网络的较粗和较细的管形图案上都有独特的印记。
卡伦·阿林（Karen Alim）说：“鉴于多头体育的高度动态的网络重组，这种烙印的持久性引发了这样的想法，即网络体系结构本身可以充当过去的记忆。” 但是，他们首先需要解释烙印形成的机制。
决策以记忆为指导
为此，研究人员将对管状网络适应性的微观观察与理论模型相结合。与食物的接触会触发一种化学物质的释放，这种化学物质会从整个生物体内发现食物的位置传播出去，并使网络中的导管变软，从而使整个生物体重新定向向食物的迁移。
第一作者米尔娜·克拉玛（Mirna Kramar）说：“逐渐的软化是以前食物来源的现有烙印发挥作用以及信息存储和检索的地方。” 过去的喂食事件被嵌入到管径的层次结构中，特别是在网络中粗细管的布置中。”
Mirna Kramar补充说：“对于现在正在运输的软化化学品，网络中的粗管充当了交通网络中的高速公路，可以在整个生物体中快速运输。“以前在网络体系结构中遇到的问题因此成为决定未来迁移方向的重要因素。”
基于通用原则的设计
卡伦·阿林（Karen Alim）说：“鉴于这种活跃网络的简单性，浆草形成记忆的能力令人着迷。值得注意的是，该生物体依赖于这种简单的机制，却以如此精细的方式对其进行控制。”
“这些结果为理解这种古老生物的行为提供了一个重要的谜题，同时也指出了行为的普遍原理。我们设想了我们的发现在设计智能材料和构建可在复杂环境中导航的软机器人中的潜在应用”，Karen Alim总结道。
Story Source:
Materials provided by Technical University of Munich (TUM). Note: Content may be edited for style and length.
Journal Reference:
Mirna Kramar, Karen Alim. Encoding memory in tube diameter hierarchy of living flow network. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2021; 118 (10): e2007815118 DOI: 10.1073/pnas.2007815118