ویژگی های کپک مخاطی
تصور کنید که در حال قدم زدن در یک جنگل هستید و پایتان روی یک تنه درخت می لغزد. با جابجا شدن آن می‌بینید که چیزی زرد و مرطوب در زیر آن وجود دارد که ساختار آن فرکتال (تکرار الگوهای هندسی شبیه به هم) و ظریف است.
چیزی که می‌بینید شکل پلاسمودیوم از بلاب(با نام علمی Physarum polycephalum) ، یا کپک مخاطی چند سر است. این موجود همانند سایر کپک‌های مخاطی موجود در طبیعت، نقش مهمی را در اکولوژی ایفا می‌کند و با تجزیه مواد آلی به بازگشت آنها به شبکه غذایی کمک می‌کند.
این موجود زنده کوچک عجیب مغز یا سیستم عصبی ندارد؛ بدن زرد روشن این موجود تنها متشکل از یک سلول است. گونه این کپک مخاطی به مدت یک میلیارد سال است که در زیستگاه‌های مرطوب و در حال پوسیدگی، تقریبا بدون هیچ تغییری رشد کرده است. اما در دهه گذشته نحوه نگرش و تفکر ما به شناخت آنها از محیط و توانایی‌شان برای حل مسائل تغییر کرده است.
آدری دوسوتور، زیست شناس مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه می‌گوید: «فکر می‌کنم این همان انقلابی است که زمانی اتفاق افتاد که مردم متوجه شدند گیاهان می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. این موضوع که حتی این میکروب‌های کوچک می‌توانند بیاموزند باعث می‌شود که کمی احساس حقارت کنید.»
P. polycephalum که به خوبی توسط دوسوتور، «بلاب» نامیده می‌شود، کمیاب نیستند. آنها را می‌توان در محیط‌های تاریک، مرطوب و خنک مانند سطح پوشیده شده از برگ کف جنگل‌ها پیدا کرد. بسیار عجیب است؛ زیرا با اینکه ما آنها را ٬کپک٬ می‌نامیم، اما در واقع آنها از خانواده قارچ‌ها نیستند. آنها حیوان یا گیاه نیز نیستند، اما عضوی از پروتیست‌ها(آغازیان) هستند. موجوداتی که با همه گروه‌ها اشتراکاتی دارند، اما در هیچ یک از دسته حیوانات، گیاهان یا قارچ‌ها طبقه‌بندی نمی‌شوند.
آنها زندگی خود را با تعداد زیادی سلول‌های منفرد که هر یک دارای یک هسته مستقل هستند شروع می‌کنند. این ارگانیسم در مرحله زندگی نباتی خود تغذیه کرده و رشد می‌کند و سپس با هم ترکیب می‌شوند تا پلاسمودیوم را بوجود آورند.
این موجود با شکل و شمایلی که نظیر رگ‌ها و ریشه‌ها است، و به دنبال غذا و کشف محیط است، هنوزیک سلول است، که شامل میلیون‌ها یا حتی میلیاردها هسته شناور در مایع سیتوپلاسمی است که در غشایی با رنگ زرد روشن محصور شده است.
ادراک بدون مغز
مانند تمام موجودات، P. polycephalum ها نیاز دارند تا بتوانند در مورد محیط زندگی خود تصمیم بگیرند. آنها باید به دنبال غذا بگردند و از خطر دوری کنند. این موجود نیاز دارد تا شرایط ایده‌آل برای چرخه تولید مثل خود را پیدا کند. و اینجاست که دوست کوچک زرد رنگ ما واقعا جالب می‌شود. P. polycephalum سیستم عصبی مرکزی ندارد، حتی بافت خاصی هم ندارد. با این حال آن می‌تواند پازل‌های پیچیده را حل کند و موضوعات جدید را به خاطر بسپارد، کارهایی که قبلا فکر می‌کردیم فقط حیوانات قادر به انجام آن هستند.
کریس رید، زیست شناس از دانشگاه مک کواری استرالیا در سال ۲۰۲۱ به مجله ScienceAlert گفت: «بدیهی است که ما در مورد ادراک موجوداتی صحبت می‌کنیم که مغز یا هیچ نورون عصبی ندارند. بنابراین مکانیزم‌های اساسی و چارچوب ساختاری آنها و اینکه چگونه با آن اطلاعات برخورد می‌کنند کاملا با روشی که مغز ما کار می‌کند متفاوت است. با ایجاد همان چالش‌های سنتی که برای حل مسائل توسط حیوانات دارای مغز ایجاد می‌کردیم، می‌توانیم ببینیم چطور این سیستم کاملا متفاوت همان نتایج را به دست می‌آورد. اینجاست که به این نتیجه می‌رسیم که داشتن مغز یا نوعی سیستم پردازش اطلاعات قوی، لزوما همیشه برای بسیاری از چیزهایی که همیشه فکر می‌کردیم نیاز است، ضروری نیست.»
P. polycephalum به خوبی برای علم شناخته شده است. همانطور که هانس گونتر دوبراینر، فیزیکدان دانشگاه برمن در آلمان توضیح می‌دهد:«در دهه‌های گذشته این موجود مانند اسب بارکش زیست شناسی سلولی بود. شبیه‌سازی، نگهداری و مطالعه آن آسان بود.»
با کامل شدن بانک آنالیز ژنتیکی ما، ارگانیسم‌هایی مانند موش‌ها یا خطوط سلولی مانند Hela پیشی گرفتند و کمتر به P. polycephalum توجه شد.
توشیوکی ناکاگاکی زیست شناس ژاپنی از RIKEN در سال ۲۰۰۰ ، ، این موجود کوچک را از انزوا خارج کرد، البته این کار به منظور زیست شناسی سلولی نبود. مقاله او با عنوان «حل معماهای پر پیچ و خم توسط ارگانیسم آمیبوئیدی» در مجله نیچر چاپ شد و عنوان این دقیقا همان کاری بود که P. polycephalum انجام داده بود.
ناکاگاکی و تیمش یک تکه پلاسمودیوم را در برابر یک راه پر پیچ و خم قرار دادند که انتهای دیگر این مسیر، باکتری جو دوسر که غذای مورد علاقه آنهاست قرار داشت و منتظر ماندند تا نتیجه را ببینند.
نتایج خیره کننده بودند. این ارگانیسم غیرسلولی عجیب موفق شد تا سریع‌ترین مسیر این راه پر پیچ و خم را برای رسیدن به غذا پیدا کند.
رید گفت: «این کار باعث شد تا موجی از تحقیقات برای آزمایش‌های دشوارتر در مورد کپک مخاطی به راه انداخته شود. تقریبا همه آنها به نوعی شگفت‌انگیز بودند و محققان را در مورد نحوه عملکرد کپک مخاطی شگفت‌زده کردند. همچنین این آزمایش‌ها بعضی از محدودیت‌های آنها را نیز نمایان ساخت. اما عمدتا این یک سفر اکتشافی بود که چطور این موجود ساده می‌تواند وظایفی که از آن خواسته شده را انجام دهد، در حالی که همیشه گمان می‌رفت این آزمایشات مربوط به موجوداتی با ارگانیسم‌های هوشمندتر باشد.»
سرشار از شگفتی‌ها
ناکاگاکی، مترو توکیو را بازسازی کرد و تقاطع ایستگاه‌ها را با قرار دادن جو دوسر مشخص کرد. P. polycephalum تقریبا توانست شکل پیچیده این مترو را به طور دقیق بازسازی کند- البته نسخه ساخته شده توسط کپک مخاطی در برابر آسیب مقاوم‌تر بود و اگر یکی از خطوط قطع می‌شد یا آسیب می‌دید، بقیه شبکه می‌توانست به کار خود ادامه دهد.
با این حال تیم دیگری از محققین دریافتند که پروتیست می‌تواند مسئله فروشنده دوره‌گرد(یکی از مسائل بسیار مهم و پرکاربرد در علوم کامپیوتر و تحقیق در عملیات) را به طور موثری حل کند. این مسئله پیچیده ریاضی که برنامه‌نویسان به طور معمول برای آزمایش الگوریتم‌ها از آن استفاده می‌کنند.
در اوایل سال جاری، گروهی از محققین دریافتند که P. polycephalum می‌تواند بر اساس ساختار و شرایط هر منطقه جایی که قبلا در آن غذا پیدا کرده را به‌خاطر بیاورد. این کار به دنبال تحقیق قبلی که توسط داسوتور و همکارانش انجام شده بود ادامه پیدا کرد. آنها کشف کرده بودند که بلاب‌های کپک مخاطی قادر هستند موادی را که دوست ندارند شناسایی کرده و آنها را به خاطر بسپارند، و این اطلاعات را زمانی که با بلاب‌های کپک مخاطی دیگری ترکیب می‌شوند به آنها منتقل کنند.
دوسوتور گفت: «من هنوز از پیچیدگی آنها شگفت‌زده می شوم، زیرا آنها همیشه در یک آزمایش شما را شگفت‌زده می‌کنند، آنها هرگز دقیقا کاری را که شما انتظار دارید، انجام نمی‌دهند.»
در یک نمونه آزمایشی، تیم او در حال آزمایش محیط رشد برای سلول‌های پستانداران بودند و می‌خواستند ببینید که آیا این کپک نیز آن محیط را دوست دارد یا خیر.
«این موجود از آن محیط متنفر بود. بنابراین شروع به ساخت یک ساختار سه بعدی عجیب کرد تا بتواند طبق آن پیش رفته و از آنجا فرار کند.»
یک شبکه پردازش
اگرچه P. polycephalum از نظر فنی یک ارگانیسم تک سلولی است، اما ما آن را مانند یک شبکه در نظر می‌گیریم که از خود رفتار جمعی نشان می‌دهد. هر قسمت از کپک مخاطی به طور کاملا مستقل عمل می‌کند و بدون اینکه سیستم پردازش متمرکزی داشته باشد، اطلاعات را با بخشهای مجاور خود به اشتراک می‌گذارد.
رید گفت: «حدس من بر این است که این امر تشابه زیادی با نورون‌های مغزی دارد، شما یک مغز دارید که از نورون‌های زیادی تشکیل شده است- در مورد کپک مخاطی هم همینطور است.»
این شباهت مغزی واقعا جالب است، و این اولین بار نیست که P. polycephalum با شبکه‌ای از نورون‌ها مقایسه می‌شود. توپولوژی و ساختار شبکه‌های مغزی و بلاب‌های کپک‌های مخاطی بسیار شبیه به هم هستند و هر دو سیستم، نوساناتی را نشان می‌دهند.
هنوز کاملا مشخص نیست که اطلاعات در کپک مخاطی چطور انتشار پیدا کرده و به اشتراک گذاشته می‌شود، اما ما می‌دانیم که رگ‌های P. polycephalum منقبض می‌شوند تا به عنوان یک پمپ پریستالیک عمل کرده و مایع سیتوپلاسمی را با فشار از بخشی به بخش دیگر بفرستند. و بنظر می‌رسد که نوسانات موجود در این مایع همزمان با برخورد با محرک‌های خارجی باشد.
دوبراینر در گفتگو با ScienceAlert گفت: « با در نظر گرفتن تعامل رفتاری آنها، تصور می‌شود که این نوسانات در واقع اطلاعات را منتقل کرده و آن را پردازش می‌کنند و این موضوع شکل دهنده رفتار این موجود است. اگر شبکه‌ای از Physarum داشته باشید که به سمت غذای خاصی کشیده شود، این موجود وقتی با شکر مواجه می‌شود، الگوی نوسان خود را تغییر می‌دهد و سریعتر شروع به نوسان می‌کند. به دلیل این نوسانات تمام ارگانیسم سریعتر شروع به تغییر الگوی نوسان خود می‌کند و شروع به حرکت به سمتی می‌کند که غذا در آنجا پیدا شده است.»
او و همکارانش در سال ۲۰۲۱ مقاله‌ای را منتشر کردند که نشان می‌دهد این نوسانات شباهت فوق‌العاده زیادی به نوساناتی دارند که در مغز دیده می‌شود، با این تفاوت که به جای سیگنال‌های الکتریکی، سیستم هیدرودینامیکی دارند.
او گفت: « موضوع این نیست که چه چیزی نوسان می‌کند و اطلاعات چگونه منتقل می‌شوند، بلکه نوسان و توپولوژی آن به این موضوع ارتباط پیدا می‌کند؛ اینکه آیا یک نورون به دو نورون متصل است یا به ۱۰۰ نورون دیگر ؛ آیا نورون‌ها فقط با نورون‌های مجاور خود ارتباط دارند یا با آنهایی که از آنها فاصله دارند نیز در ارتباط هستند. »
تعریف ادراک
هرچقدر که کارهای این موجود هیجان انگیز به نظر بیایند، اما هر محققی که روی این موضوع کار می‌کند به شما خواهد گفت که P. polycephalum به خودی خود یک مغز نیست. تا آنجا که می‌توانیم بگوییم، این موجود قادر به پردازش اطلاعات در سطحی بالاتر یا استدلال انتزاعی نیست.
با اینکه این ایده جالب بنظر می‌رسد اما این موجود به چیزی شبیه مغز تبدیل نخواهد شد. این ارگانیسیم یک میلیارد سال وقت داشته تا این کار را انجام دهد، اما هیچ نشانه‌ای از رفتن به سمت این ایده وجود ندارد(اگرچه نویسنده‌های علمی تخیلی این نظریه را دوست دارند و می‌توانند از آن ایده گرفته و با آن کار کنند).
از نظر زیست شناسی عمومی، کپک مخاطی ساختار بسیار ساده‌ای دارد. و این واقعیت نحوه درک ما برای حل مسئله را تغییر می‌دهد.
درست مانند هر ارگانیسم دیگری، این موجود نیاز به غذا دارد، نیاز دارد تا در محیط خود حرکت کند و مکانی امن برای رشد و تولید مثل داشته باشد. این مشکلات می‌توانند پیچیده باشند، اما با این‌حال P. polycephalum می‌تواند با معماری شناختی بی‌نهایت محدود خود آنها را حل کند. به گفته رید: « این موجود این کار را به روش ساده خود و با وجود محدودیت‌های خاص خود انجام می‌دهد، و همین امر که او خود به تنهایی این کارها را انجام می‌دهد نکته‌ای زیبا در مورد این سیستم است.»
در اصل ما با ارگانیسمی مواجه هستیم – بالبی نمناک و لزج که عاشق رطوبت است – که شناخت آن به طور اساسی با شناخت ما متفاوت است. و درست همانند مثال متروی توکیو می‌تواند راه‌های جدیدی برای حل مشکلات خود به ما بیاموزد.
رید گفت: «در واقع این موجود در مورد ماهیت هوش به ما می‌آموزد، دیدگاه‌های خاص را به چالش می‌کشد، و اساسا مفاهیم را گسترش می‌دهد. این ما را مجبور می‌کند تا باورهای انسان محورانه قدیمی در مورد انسان، که ما منحصر بفرد بوده و بسیار تواناتر از موجودات دیگر هستیم را به چالش بکشیم.»
دیدگاه تان را بنویسید