Ten dziwny, przerażający inteligentny szlam na nowo definiuje nasze rozumienie inteligencji

Wyobraź sobie, że idziesz po lesie i tarzasz się stopą po zwalonym pniu drzewa. Na spodzie znajduje się coś mokrego i żółtego – trochę jak coś, na co można by kichnąć, gdyby to coś było żółte jak banan i rozłożone w zgrabne fraktalne gałęzie.

To, na co patrzysz, to kształt plazmodium Vesarum polycephalum, Wielogłowa śluzowata pleśń. Podobnie jak inne śluzowce występujące w naturze, odgrywa ważną rolę ekologiczną, pomagając rozkładać materię organiczną do recyklingu w sieci pokarmowej.

Ten dziwny mały organizm nie ma mózgu ani układu nerwowego – jego jasnożółte ciało to tylko pojedyncza komórka. Te gatunki śluzowatych pleśni rozwijały się, prawie niezmienione, przez miliard lat w swoich wilgotnych, gnijących siedliskach.

A w ostatniej dekadzie zmienił się sposób, w jaki myślimy o poznaniu i rozwiązywaniu problemów.

„Myślę, że to taka sama rewolucja, jaka miała miejsce, gdy ludzie zdali sobie sprawę, że rośliny mogą się ze sobą komunikować” – mówi biolog Audrey Dussautur z francuskiego Narodowego Centrum Badań Naukowych.

„Nawet te maleńkie mikroby mogą się uczyć. To daje trochę pokory”.

P. Wielogłowicowy w swoim naturalnym środowisku. (KayD / iNaturalist, CC BY-NC)

P. Wielogłowicowy – Dussutour został uroczo nazywany „Blobem” – niezupełnie rzadkim. Można je znaleźć w ciemnym, wilgotnym i chłodnym otoczeniu jako ściółka liści na dnie lasu. To też jest naprawdę dziwne; Chociaż nazywamy to „pleśnią”, w rzeczywistości nie jest to grzyb. Nie jest również zwierzęciem ani rośliną, ale członkiem Pierwszego Królestwa – rodzajem nadrzędnej grupy wszystkiego, czego nie można dokładnie skategoryzować w pozostałych trzech królestwach.

Rozpoczyna swoje życie jako wiele pojedynczych komórek, każda z pojedynczym jądrem. Następnie łączą się w plik PlasmodiumEtap życia wegetatywnego, w którym organizm odżywia się i rośnie.

W tej formie, rozprzestrzeniając się w żyłach w poszukiwaniu pożywienia i eksploracji otoczenia, wciąż jest pojedynczą komórką, ale zawiera miliony, a nawet miliardy jąder, które pływają w płynie cytoplazmatycznym uwięzionym w jasnożółtej błonie.

Percepcja bez umysłu

Jak wszystkie żywe istoty, P. Wielogłowicowy Musi być w stanie podejmować decyzje dotyczące swojego otoczenia. Musi znaleźć jedzenie i uniknąć niebezpieczeństwa. Musi znaleźć idealne warunki dla swojego cyklu reprodukcyjnego. I tutaj nasz mały żółty przyjaciel robi się naprawdę interesujący. P. Wielogłowicowy Nie ma centralnego układu nerwowego. Nie ma nawet wyspecjalizowanych tkanek.

Potrafi jednak rozwiązywać skomplikowane łamigłówki, takie jak labirynty i zapamiętywać nowe materiały. Tego rodzaju zadania, o których myśleliśmy, że tylko zwierzęta mogą wykonać.

„Oczywiście mówimy o poznaniu bez mózgu, ale także bez żadnych neuronów. Zatem mechanizmy leżące u podstaw, cała struktura inżynieryjna dotycząca tego, jak przetwarza informacje, bardzo różni się od sposobu, w jaki działa mózg” – biolog Chris Reed Uniwersytetu Macquarie w Australii Tell ScienceAlert na stronie internetowej.

„Dzięki tym samym wyzwaniom związanym z rozwiązywaniem problemów, które tradycyjnie stawialiśmy zwierzętom z mózgami, możemy zacząć dostrzegać, jak ten zasadniczo odmienny system może prowadzić do tego samego rezultatu. Ponieważ staje się jasne, że w przypadku wielu z tych rzeczy – że zawsze myśleliśmy, że potrzebny jest mózg lub jakiś wyższy system przetwarzania informacji – nie zawsze jest to konieczne”.

(David Villa / ScienceImage / CBI / CNRS)

P. Wielogłowicowy Dobrze znany nauce. Od dziesięcioleci jest, jak wyjaśnia fizyk Hans-Günter Dobrenner z Uniwersytetu w Bremie w Niemczech, „kręgosłupem biologii komórki”. Łatwo było się rozmnażać, przechowywać i studiować.

Jednak wraz z rozwojem naszych narzędzi do analizy genetycznej organizmy takie jak myszy lub linie komórkowe, takie jak HeLa i…, przejęły kontrolę P. Wielogłowicowy Spadł na poboczu drogi.

W 2000 roku biolog Toshiyuki Nakagaki z RIKEN w Japonii wyprowadził małego potwora z emerytury — nie dla biologii komórki. jego gazeta, Opublikowany w Natura, zatytułowany „Rozwiązywanie labiryntu przez Amoebic” – to jest dokładnie to P. Wielogłowicowy Został osiągnięty. Nakagaki i jego zespół umieścili kawałek plazmodium na jednym końcu labiryntu, nagrodę w postaci jedzenia (owies, ponieważ P. Wielogłowicowy Lubi bakterie owsiane) W drugim widzieli, co się stało.

Wyniki były niesamowite. Ten dziwny mały organizm zdołał znaleźć najszybszą drogę przez każdy rzucony na niego labirynt.

„Doprowadziło to do lawiny badań nad innymi rodzajami trudniejszych scenariuszy, za pomocą których możemy przetestować śluzowiec”, mówi Reed.

„Prawie wszystkie z nich były zaskakujące w ten czy inny sposób, zaskakując badaczy, jak faktycznie działał śluzowiec. Ujawniło to również pewne ograniczenia. Ale głównie była to wyprawa na temat tego, jak to proste stworzenie wykonuje zadania, które zawsze mu powierzono i uważany za domenę wyższych istot” .

pełen niespodzianek

Nakagaki odtworzył metro w Tokio, z węzłami stacji oznaczonymi owsem; P. Wielogłowicowy Niemal dokładnie odtworzone – Z wyjątkiem wersji ze śluzem, była bardziej odporna na uszkodzenia, gdzie po przecięciu ogniwa reszta siatki mogła się dalej ciągnąć.

Jednak inny zespół naukowców odkrył, że początkowy obiekt może skutecznie rozwiązać problem komiwojażera, niezwykle złożone zadanie matematyczne, które programiści rutynowo wykorzystują do testowania algorytmów.

Na początku tego roku zespół naukowców odkrył, że P. Wielogłowicowy Może „pamiętać”, gdzie wcześniej znajdowała się żywność, na podstawie struktury żył w tym obszarze. Było to następstwem wcześniejszych badań przeprowadzonych przez Dassuttor i jej współpracowników, którzy odkryli, że kępy śluzowatej pleśni mogą uczyć się i zapamiętywać materiały, których nie lubią, i przekazywać te informacje innym skupiskom śluzowatej pleśni, gdy się połączą.

„Wciąż jestem zdumiony, jak bardzo jest to skomplikowane, ponieważ zawsze zaskakują cię doświadczeniem i nigdy nie zrobią dokładnie tego, co wybierzesz” – mówi Desthor.

W jednym przypadku jej zespół testował pożywkę hodowlaną stosowaną do komórek ssaków i chciał sprawdzić, czy spodoba się lepka.

„On ona znienawidzony On ona. Zaczął budować tę dziwną strukturę 3D, aby móc iść dalej i uciec. A ja na to: „O mój Boże, ten organizm”.

sieć przetwarzania شبكة

Chociaż technicznie jest to organizm jednokomórkowy, P. Wielogłowicowy Rozważana jest sieć, która pokazuje zbiorowe zachowania. Każda część lepkiej formy działa niezależnie i wymienia informacje z sąsiednimi sekcjami, bez centralnego przetwarzania.

„Myślę, że analogią byłyby neurony w mózgu” – mówi Reed. „Masz jeden mózg złożony z wielu neuronów – tak samo jest w przypadku śluzowca”.

>

PHYSARM polycephalum, „punkt”
Wygląd sieci
Fale oscylacyjne#Lepka ciecz pic.twitter.com/kJUhH0w05a

– Audrey Dusseautour (@Docteur_Drey) 3 kwietnia 2021

Ta analogia mózgu jest naprawdę interesująca i nie byłby to pierwszy raz first P. Wielogłowicowy Porównywano ją do sieci neuronów. Topologia i struktura sieci mózgowych i punktów pleśni są bardzo podobne, a oba systemy wykazują oscylacje.

Nie jest do końca jasne, w jaki sposób informacje są publikowane i udostępniane w śluzowaciu, ale wiemy o tym P. WielogłowicowyŻyły kurczą się, aby działać jak pompa perystaltyczna, przepychając płyn cytoplazmatyczny z jednego odcinka do drugiego. Oscylacje tego płynu wydają się zbiegać ze spotkaniami z bodźcami zewnętrznymi.

„Uważa się, że te oscylacje przekazują informacje i przetwarzają informacje w sposób, w jaki wchodzą w interakcje i jednocześnie wytwarzają zachowanie” – mówi Döbereiner w ScienceAlert.

„Jeśli masz sieć Visarum Idąc do określonego jedzenia, zmienia swój wzorzec drgań, gdy napotyka cukier: zaczyna oscylować szybciej. Z powodu tych szybszych oscylacji cały organizm zaczyna zmieniać swój wzorzec oscylacji i zaczyna płynąć w kierunku, w którym znaleziono pożywienie”.

On i jego koledzy Niedawno opublikowany artykuł Co pokazuje, że te oscylacje są niezwykle podobne do oscylacji, które pojawiają się w mózgu, tylko hydrodynamiczny system, a nie sygnały elektryczne.

„Ważne jest nie tyle to, że oscyluje i jak informacja jest przekazywana”, wyjaśnia, ale oscyluje i że topologia jest istotna – jeden neuron połączony tylko ze 100 lub dwoma neuronami; Czy jest to neuron połączony tylko ze swoimi sąsiadami, czy też jest połączony z innymi neuronami bardzo daleko?

P. Wielogłowicowy Rośnie na naturalnej wielkości modelu ludzkiej czaszki. (Andrew Adamatsky, Życie artystyczne, 2015)

Definicja poznania

Niezależnie od tego, jak ekscytujące mogą zabrzmieć jej przygody, każdy badacz, który z nią pracuje, powie ci. P. Wielogłowicowy Sam w sobie nie mózg. O ile nam wiadomo, nie jest w stanie przetwarzać na wysokim poziomie ani abstrakcyjnego rozumowania.

Nie jest też prawdopodobne, że rozwinie się w coś w rodzaju mózgu, tak intrygując, jak może brzmieć ta koncepcja. Organizm miał na to miliard lat i nie wykazuje żadnych oznak zmierzania w tym kierunku (chociaż jeśli któryś z pisarzy science fiction spodoba się temu pomysłowi, nie krępuj się go zaangażować).

Pod względem biologii ogólnej śluzowiec jest dość prosty. I właśnie tym faktem zmienia sposób, w jaki rozumiemy rozwiązywanie problemów.

Podobnie jak inne żywe stworzenia, potrzebuje pożywienia, musi poruszać się w swoim środowisku i potrzebuje bezpiecznego miejsca do wzrostu i rozmnażania. Problemy te mogą być jednak złożone P. Wielogłowicowy Można go rozwiązać dzięki bardzo ograniczonej strukturze poznawczej. Robi to na swój własny, prosty sposób i z własnymi ograniczeniami, mówi Reed, „ale to samo w sobie jest jedną z miłych rzeczy w systemie”.

W pewnym sensie pozostawia nam organizm – mokrą, lepką, kochającą wilgoć bańkę – nasza percepcja zasadniczo różni się od naszego. I podobnie jak metro w Tokio, może nauczyć nas nowych sposobów rozwiązywania naszych problemów.

„Naprawdę uczy nas natury inteligencji i kwestionuje pewne perspektywy, a także zasadniczo rozszerza tę koncepcję” – mówi Reed.

„Zmusza nas to do zakwestionowania tych od dawna ludzkich przekonań, że jesteśmy wyjątkowi i zdolni do znacznie więcej niż inne stworzenia”.