科學家研究表明大腦不是唯一的智能基礎

黏液菌雖然叫做「菌」，卻跟真菌、細菌沒什麼關係，而是一種膠狀的變形蟲，它們會破壞酵母菌和麵包。目前，生物學家把黏液菌歸為原生動物門，這類動物保留著「我們尚未真正理解的一切」。澳大利亞悉尼大學克里斯·雷德說：「它們正在重新定義智能的性質。」

黏液菌比它們外表看起來更有智慧。尤其是其中一種被稱為「海綿寶寶」的黃色多頭絨泡菌（Physarum polycephalum），它們也能記憶、決策、預測變化，能解決迷宮問題、模擬人造運輸網路設計、挑選最好的食物。它們能做到所有這些事，但它們卻沒 有大腦，或者說神經系統。這一現象不得不讓科學家重新思考，智能的本質究竟是什麼？

變形「海綿寶寶」

園丁們經常會在後院里發現黏液菌，這是一種像海綿似的黃色物質，它們附著在垃圾上或腐爛木頭上。在野生狀態下，多頭絨泡菌沿著樹葉垃圾尋找食物，並 在走過的地方留下黏液。一旦發現細菌、真菌孢子及其他微生物，它們就像1958年那部著名恐怖電影《變形怪體》（The Blob）中的外星怪物那樣，包圍住獵物並把它們消化掉。

在一般情況下，多頭絨泡菌像是由許多個體組成的一個大集體，它們互相合作、尋找食物，但事實上，它們都是作為一個單細胞獨自生活的。這一個細胞中包含了數百萬的核酸、DNA小液囊、酶和蛋白質，一個細胞就是一個變形專家。

多頭絨泡菌會呈現不同的形狀，這取決於它生長的位置和方式：如果在森林裡，它可能長得很胖，變成一個巨大的黃色的球，也可能很不起眼，在樹葉下面留下一片芥末似的黃斑；而在實驗室培養皿中，它們會沿著瓊脂變成薄薄一層，並長出像珊瑚似的漂亮分枝。

早在30多年前，生物學家就把黏液菌帶進了實驗室，研究它們的運動方式，發現它們的肌肉是在分子水平上運作。一開始，人們根本想不到它們會發出聲音，而且還表現得好像很有智慧。

穿越迷宮能手

2000年，日本北海道大學的中垣俊之（音譯）和三枝哲（音譯）等人把一個多頭絨泡菌切碎了撒在一個塑料迷宮中，結果發現每一小點都開始生長，去尋 找其他同伴，迅速充滿了整個迷宮。他們又在迷宮入口和出口處分別放了幾塊瓊脂，4小時後，黏液菌就從那些沒有口的死路上撤回了分枝，只沿著兩塊食物之間的 最短路徑生長。

去年10月，雷德小組也發表了論文，揭示黏液菌在環境中是如何辨別方向的，它們所用的方式比人們所想的更高級。當多頭絨泡菌沿著迷宮或森林的地面爬 行時，會在身後留下半透明的黏液。雷德和同事注意到，尋食黏液菌會避開它已經通過的黏液區域。雷德推測，這種胞外黏液是黏液菌外部化的空間記憶，對它們起 著提示作用，以便開拓新的地方。

為了驗證這一點，雷德和同事把多頭絨泡菌放在培養皿中，並在其前面放一個乾燥的醋酸纖維做的U型障礙物，擋在它們和食物之間。黏液菌無法黏在上面， 或在上面爬行，只能沿著U型輪廓走才能到達食物。最後，實驗中的24個黏液菌有23個都到達了目標。而在第二次實驗中，雷德先用黏液菌的胞外黏液把培養皿 塗了一層，然後才把黏液菌放進來，結果只有8個找到了食物。

事先塗好的黏液迷惑了它們，讓黏液菌無法做標記來區分走過的和沒走過的路。雷德認為，多頭絨泡菌在迷宮裡所依靠的也是黏液，先用黏液標出迷宮入口，然後再記得哪條路是死胡同。

a. 黏液菌（黃）遍布整個迷宮（黑）， 1、 2與 1、 2分別為貫通迷宮出入口的兩組線路： 1 (41 1 mm); 2 (33 1 mm); 1 (44 1 mm); and 2 (45 1 mm)

b. 將食品（圖中以AG標記）放入迷宮的出入口。四小時後，黏液菌收縮了其餘位置的偽足，並找到了兩組貫通迷宮出入口的線路。

c. 又過了四小時，黏液菌已經找到了最短的線路 2+ 1

模擬交通網路

這種在迷宮裡辨認方向的本事固然令人讚歎，但黏液菌還能解決更複雜的問題：它們能有效地再現東京地鐵網以及加拿大、英國和西班牙的高速路網！

研究人員按照地圖，在大城市的位置放了燕麥片等食物，黏液菌先是包圍了整個可吃的地方，但幾天之內它們就縮小變細，只留下與食物連在一起的黏液分枝，而這些黏液分枝相互連接的方式，幾乎與人造的公路、鐵路線完全一致，將東京、歐洲和加拿大的大型中心城市連在一起。

這表明這種單細胞的無腦變形蟲不會隨意地長出枝條，它們就象是個工程師團隊，以效率最高的方式在食物之間分布枝條，就像工程師設計鐵路那樣，讓人們 能儘可能最快地從一個城市到達另一個城市。黏液菌能考慮地形的因素——這也正是鋪設建築材料所要考慮的——找到兩塊食物之間的最經濟路線，以節省精力。

英格蘭布里斯托爾西部大學的安德魯·愛德瑪斯基等人也提出，黏液菌可以幫人們設計未來的鐵路建築！其實，不管是有生命的原生動物還是計算機程序，都是借鑒其決策過程。

一幅由粘液菌繪製的美國地圖

適應環境變化

另一項實驗表明，黏液菌還能用一種基本的內部時鐘來分辨時間和空間，預測未來生存環境可能發生的變化，並做好準備。在三枝哲的實驗中，他們把瓊脂盤放在溫暖潮濕的環境里（黏液菌喜歡潮濕環境），並在瓊脂上刻下一些溝槽，然後把多頭絨泡菌放在溝槽里，它們便會沿著溝槽爬行。

但每隔30分鐘，研究人員會突然降低溫度和濕度，讓它們處在乾冷環境中。黏液菌不喜歡這種環境，它們會本能地減慢爬行以節約能量。幾次訓練之後，即 使不再改變環境，黏液菌的爬行速度還是每隔30分鐘就慢下來一次，要過好久這種自發的減速才停止。把時間間隔改為60分鐘和90分鐘，效果同樣。

雖然平均下來，只有半數的黏液菌在環境不變時顯出了自發減速，但在這一遊戲里，它們無法再依靠黏液。三枝哲推測說，它們只能依賴某種內部的機制，這也許和它細胞質的類似於脈搏的跳動有關。

黏液菌的膜會有節奏地收縮舒張，使細胞質在膜內不斷流動。當它們的膜遇到食物時，脈動會變得更快而且會膨脹，使更多細胞質流向那個區域；當被某種障 礙擋住時，比如亮光，脈動就會變慢，而細胞質會移向其他地方。出於某種原因，黏液菌會一直保持這種有節律的脈動，形成一種簡單的「鐘錶」，讓它能預測可能 發生的事件。

健康美食家

多頭絨泡菌不僅是了不起的領航員、優秀的預測員，而且還很會挑選最有利健康的美食。對黏液菌生長最有利的食物，由2/3蛋白質和1/3碳水化合物構 成。法國保爾·薩巴蒂大學的奧德麗·達蘇特把黏液菌放在11種不同食物的中心，每種食物的蛋白質和碳水化合物比例都不同。當用這11道菜把它們圍起來時， 它們只是固執地盯著營養配比最佳的那塊食物。

和大部分生物相比，黏液菌進化得很早，它們6億年或者10億年前就出現在了地球上。那時候，還沒有進化出大腦或簡單神經系統的生物。黏液菌絕非盲目 地從一個地方跑到另一個地方，它們小心翼翼地探索著生存環境，在各種資源之間尋找著最佳路線。它們並不是對各種環境都不加選擇地接收，而是傾向於那些最有 利於生存的環境條件。它們記憶、預測並加以決策，它們能用最少的工具完成這麼多任務，對於建立在複雜的大腦基礎上的智能而言，黏液菌提供了一種成功的、令 人羨慕的替代方案，它們打破了固定模式。

來源：快資訊

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