黏液菌虽然叫做“菌”,却跟真菌、细菌没什么关系,而是一种胶状的变形虫,它们会破坏酵母菌和面包。目前,生物学家把黏液菌归为原生动物门,这类动物保留着“我们尚未真正理解的一切”。澳大利亚悉尼大学克里斯·雷德说:“它们正在重新定义智能的性质。”
黏液菌比它们外表看起来更有智慧。尤其是其中一种被称为“海绵宝宝”的黄色多头绒泡菌(Physarum polycephalum),它们也能记忆、决策、预测变化,能解决迷宫问题、模拟人造运输网络设计、挑选最好的食物。它们能做到所有这些事,但它们却没有大脑,或者说神经系统。这一现象不得不让科学家重新思考,智能的本质究竟是什么?
变形“海绵宝宝”
园丁们经常会在后院里发现黏液菌,这是一种像海绵似的黄色物质,它们附着在垃圾上或腐烂木头上。在野生状态下,多头绒泡菌沿着树叶垃圾寻找食物,并在走过的地方留下黏液。一旦发现细菌、真菌孢子及其他微生物,它们就像1958年那部著名恐怖电影《变形怪体》(The Blob)中的外星怪物那样,包围住猎物并把它们消化掉。
在一般情况下,多头绒泡菌像是由许多个体组成的一个大集体,它们互相合作、寻找食物,但事实上,它们都是作为一个单细胞独自生活的。这一个细胞中包含了数百万的核酸、DNA小液囊、酶和蛋白质,一个细胞就是一个变形专家。
多头绒泡菌会呈现不同的形状,这取决于它生长的位置和方式:如果在森林里,它可能长得很胖,变成一个巨大的黄色的球,也可能很不起眼,在树叶下面留下一片芥末似的黄斑;而在实验室培养皿中,它们会沿着琼脂变成薄薄一层,并长出像珊瑚似的漂亮分枝。
早在30多年前,生物学家就把黏液菌带进了实验室,研究它们的运动方式,发现它们的肌肉是在分子水平上运作。一开始,人们根本想不到它们会发出声音,而且还表现得好像很有智慧。
穿越迷宫能手
2000年,日本北海道大学的中垣俊之(音译)和三枝哲(音译)等人把一个多头绒泡菌切碎了撒在一个塑料迷宫中,结果发现每一小点都开始生长,去寻找其他同伴,迅速充满了整个迷宫。他们又在迷宫入口和出口处分别放了几块琼脂,4小时后,黏液菌就从那些没有口的死路上撤回了分枝,只沿着两块食物之间的最短路径生长。
去年10月,雷德小组也发表了论文,揭示黏液菌在环境中是如何辨别方向的,它们所用的方式比人们所想的更高级。当多头绒泡菌沿着迷宫或森林的地面爬行时,会在身后留下半透明的黏液。雷德和同事注意到,寻食黏液菌会避开它已经通过的黏液区域。雷德推测,这种胞外黏液是黏液菌外部化的空间记忆,对它们起着提示作用,以便开拓新的地方。
为了验证这一点,雷德和同事把多头绒泡菌放在培养皿中,并在其前面放一个干燥的醋酸纤维做的U型障碍物,挡在它们和食物之间。黏液菌无法黏在上面,或在上面爬行,只能沿着U型轮廓走才能到达食物。最后,实验中的24个黏液菌有23个都到达了目标。而在第二次实验中,雷德先用黏液菌的胞外黏液把培养皿涂了一层,然后才把黏液菌放进来,结果只有8个找到了食物。
事先涂好的黏液迷惑了它们,让黏液菌无法做标记来区分走过的和没走过的路。雷德认为,多头绒泡菌在迷宫里所依靠的也是黏液,先用黏液标出迷宫入口,然后再记得哪条路是死胡同。
模拟交通网络
这种在迷宫里辨认方向的本事固然令人赞叹,但黏液菌还能解决更复杂的问题:它们能有效地再现东京地铁网以及加拿大、英国和西班牙的高速路网!