帶上它,再複雜的迷宮也走得出來,還在擔心你是「路痴」嗎

2020-12-06 科學大匯報

生活中,有些人是不折不扣的「路痴」,問路時一副分不清「東南西北」只知「上下左右」的模樣。(哈哈!這說的不是作者本人嘛!)如果告訴你,有一群「沒頭沒腦」的生物天生就是走迷宮的天才,還能設計出優秀的軌道系統。

它是誰?

它就是黏菌(Slime mold)

有的人飼養過它,是介於動物和真菌之間的一類生物。它們的生活史分為兩個部分,一段是動物性的,另一段是植物性的。運動形式類似於變形蟲,生殖時很像植物,因為它會產生孢子,而且具有纖維素壁。

生活環境?有過飼養經歷的人知道,黏菌喜歡溼潤的環境。

用燕麥飼養黏菌

廣泛分布於各陸地生態環境中,常見於林下潮溼的腐木、枯枝落葉層等環境中。生活在森林系統中,熱帶地區多具有這樣的環境條件和較高的植物多樣性,因而也可保持較高的黏菌物種多樣性。目前,全世界有1000多種,包含六目12科60屬。我國已報導的約460種,分屬於6目11科45屬。

有何過人之處?

擁有原生動物無法比擬的「集體意識」!

當食物短缺時,他們會發出信號召喚周圍的黏菌逐漸聚攏在一起,慢慢合體成大胖子覆蓋著食物,通過協作運動將周圍食物收入囊中。

智力難以想像!

Part 1

生物學家首次將黏菌帶進實驗室,發現其運動方式與眾不同。會走迷宮、有學習能力、可以模擬人造交通網絡布局。它幾個小時就能實現一群人類工程師幾十年才能完成的道路規劃。可以想像,這群單細胞生物有多厲害!

Part 2

"迷宮實驗"找出最優解。

2000年,科學家設置了一個實驗,把黏菌放在迷宮裡,用它們最喜歡的食物——燕麥,誘引它們進入迷宮。

通過實驗可以發現,只要可以吃到食物,它們就會收回剩餘的部分,留下最短的路徑繼續進食。

無論迷宮如何複雜,它們都能夠找出最優的路程來吃到食物試錯能力可想而知

Part 3

綜合各方面因素,找出最優路徑。

日本科學家想到用它們模擬東京鐵路網,這是世界上最高效且布局最合理的系統之一。不僅要考慮到如何最短路程,還要想到最優、最簡路程,涉及到山川、河流等限制。科學家用光來作為相應區域的阻礙,因為它有避光性。

利用燕麥設置好東京站及其途徑站臺。

黏菌門開始了尋找食物的過程,類比火車途徑站臺。燕麥間的黏菌逐漸增多,這些可以吃到的食物作為主力,不能或者不是最合適吃到燕麥的路徑逐漸被放棄,這些線路上的黏菌慢慢回撤到最優線路(主力線路)上來。經過了一天多的時間,黏菌幾乎模擬出了東京鐵路網絡,局部地方甚至比現存鐵路網絡更合理!

當然,它也不是墨守成規,會根據實際情況發展做實時調整。比如燕麥吃完了或變動某一阻礙,它又會慢慢調整,找到最優線路!這個群體,儼然一副有幾十年工作經驗的工程師的模樣。

最終,這個群體幫助科學家們獲得2010年度的「搞笑諾貝爾—運輸規劃獎項。得主:日本公立函館未來大學的中垣俊之和同事;成就:利用粘菌決定鋪設火車軌道的最佳線路

通過黏菌的超強規劃能力,帶給我們一些思考。

人類一向自詡為高等智慧生命,但是我們的智慧與經驗可能在某一方面無法與地球上的其他生物匹敵。人類文明崛起後,對地球擁有了支配地位,我們該如何看待其他生物的智慧?如何與地球上的其他生物更好相處?

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