黏菌:一種沒有大腦卻能思考與學習的古老生物

黏液黴菌(圖:巴黎動物園)

最近,巴黎動物園(Paris Zoological Park)公開展示一種奇特的生物。雖然位於動物園,但這不是一種動物。該物種是一種稱為多頭絨泡菌(Physarum polycephalum)的黏菌(slime mold),可能是人類聽過最酷的一種有機體。

最古老的生物

黏菌不是一種植物,也不是一種真菌,它屬於原生生物(Protista),一種在數百萬年前就出現在地球上的古老有機體。在如此長的歲月中,黏菌發展出一些特殊的存活策略,包括能調查周遭環境的能力、被切成一半時仍有繁殖能力、甚至可能有學習能力。

法國國家自然歷史博物館(Natural History Museum)館長布魯諾·大衛(Bruno David)表示:「這團黏菌確實是當今地球最不尋常的事物之一。雖然它已經存在數百萬年,我們仍然很不清楚它到底是什麼。」

決策能力

2016 年的一項研究指出,黏菌能通過一個特別改編過的「雙臂強盜問題」(two-armed bandit)問題。這個用來檢測決策能力的試驗通常不會應用於沒有大腦的有機體上。雖然沒有大腦,但黏菌能在試驗中分辨兩種食物選項,並將其時間和注意力投入到最營養的食物上。事實上,這是首次發現沒有大腦的有機體能解決雙臂強盜問題。

黏菌要如何在沒有大腦的情況下做決定?雖然整個黏菌是一個細胞,但這個細胞是由很多小單元組成。這些單元彼此之間透過振盪來溝通,而研究團隊認為這些振盪能在黏菌內部進行溝通,傳遞體內各部位的訊息,並讓整個有機體能在環境中移動並獲取食物。

研究團隊表示:「過去認為只有具有大腦的有機體才有解決問題的能力。而黏菌表現出的進階解決問題能力,支持了在缺乏神經系統的情況下,許多低等有機體也能表現出類似認知的行為。」

學習能力

然而,黏菌不是只有決策能力而已。2008 年的一項研究顯示,黏菌實際上能預期事件何時會發生,並為該事件做好準備。

當研究團隊在多次試驗中將黏菌暴露於連續的電脈衝時,他們發現在下個脈衝即將發生時,黏菌減緩其移動速度。所謂的速度,是指它可以在一小時移動約 5 公分,遠高於真菌移動的速度。

這個行為是否能被視為「學習」仍有爭議,畢竟這種行為可能只是一種反射動作。不過該團隊的實驗確實顯示,隨著時間的進展及接觸到更多刺激後,黏液黴菌在預期電脈衝之下,移動速度會逐漸減緩。

參考資料:

  1. Hess, P., (2019, October 20). The Blob, Paris Zoo’s slime mold, is even freakier than it looks. Inverse
  2. Reid, C. R. et al., (2016, June 1). Decision-making without a brain: how an amoeboid organism solves the two-armed bandit. The Royal Society Publishing. DOI: 10.1098/rsif.2016.0030
  3. Saigusa, T., (2008, January 3). Amoebae Anticipate Periodic Events. APS Physics. DOI: 10.1103/PhysRevLett.100.018101
黃威翔
黃威翔 128 文章
清華大學材料工程學系碩士畢業生。一個喜歡學外語,但又在科學領域打滾的平凡人,喜歡美食,日劇,電影,旅遊。

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