Physarum månghövdad

Physarum månghövdad

Plasmodium Physarum polycephalum
vetenskaplig klassificering
Domän:eukaryoterSkatt:amöbozoerSorts:EvoseaInfratyp:MyxomycetesKlass:MyxomycetesOrdning:FizaraceaeFamilj:FizaraceaeSläkte:fizarumSe:Physarum månghövdad
Internationellt vetenskapligt namn
Physarum polycephalum Schwein.

Physarum polycephalum [1] ( lat.  Physarum polycephalum ) är en art av myxomyceter av familjen Fizaraceae . Det är en vanlig modellorganism inom genetik , fysiologi och biokemi , såväl som en av de mest studerade organismerna [2] .

Det generiska namnet Physarum kommer från andra grekiska. φυσα - "bubbla". Specifik epitet lat.  polycephalum betyder "manghövdad" [3] .

Arten fick stor popularitet efter att den presenterades på Paris Zoo , där organismen fick namnet "blob" ("slem", "droppe"). Han fick detta namn för att hedra skräckfilmen "The Drop ", där ett utomjordiskt slem fångar hela städer och absorberar allt som kommer över på vägen [4] [5] .

Beskrivning

Plasmodium

Det vegetativa stadiet av physarum månghövdad är ett plasmodium (en stor cell med många kärnor), som har en ljusgul eller gröngul färg. Kända vita stammar erhållna i laboratoriet [6] .

Sporulation

Sporulation är en sporangia på gulaktiga genomskinliga ben, sällan fastsittande, något långsträckta. På ett ben finns flera sporangier, som bildar en struktur som liknar en murklor i formen . Gula eller vitaktiga sporulationer når en höjd av upp till 1,5 mm, varje enskilt sporangium är upp till 0,4 mm i diameter. Peridium enkelskiktat , tunt, hinnformigt, tätt prydt med vita eller gulaktiga kalkfjäll. Hypotallus rödbrun, oansenlig. Kapilliet är tätt, ganska elastiskt, av vita eller gulaktiga kantiga knölar fyllda med kalk och förbundna med många glasartade tubuli. Sporerna i massan är svarta, violettbruna i genomsläppt ljus, sfäriska, med ett jämnt förtjockat skal, 9-11 mikron i diameter. Täckt med små vårtor, bildar 2-4 sporer på den synliga delen av sporen [6] .

Ekologi

Bildar omfattande sporbildning på ruttet trä, ofta på fruktkroppar av basidiomyceter . Sporbildning bildas på närliggande, ofta atypiska substrat [6] .

Rörelse

Rörelsen av plasmodium tillhandahålls av interaktionen av aktin och myosin med deltagande av Ca 2+-joner [ 7] . Sammandragningar av dessa proteiner driver strängarnas cytoplasma i riktning mot plasmodiumrörelse. Liksom i djurmuskler kräver arbetet med kontraktila proteiner ATP för att omvandla kemisk energi till mekanisk energi.

"Intellekt"

Hitta den kortaste vägen

Plasmodium av physarum månghövdad kan välja det kortaste avståndet mellan matkällor. I experiment placerades små bitar av Plasmodium fisarum i en labyrint. När de fyllde hela labyrintens utrymme placerades två block med krossad havregryn vid ingång och utgång. Inom fyra timmar blev de cytoplasmatiska strängarna i återvändsgränd och längre passager tunnare och försvann. Efter ytterligare fyra timmar bildade Plasmodium en enda förtjockad tråd längs den kortaste vägen mellan matkällorna. Författarna till verket drog slutsatsen att fizarumet har ett primitivt intellekt [8] . Men i vissa fall väljer Plasmodium en längre väg, eftersom valet av väg sker i ett steg, utan att beräkna alla möjliga lösningar. Dessutom kan beteendet hos myxomyceter i labyrinten beskrivas i termer av gradienten av matsignaler [9] .

Ett liknande experiment genomfördes 2010. Forskarna placerade Plasmodium physarum på en karta över centrala Japan , där matkällor fanns på platser som motsvarar de 36 största städerna. I områden som motsvarar berg och sjöar riktades ljus av varierande intensitet, vilket Plasmodium undviker. På jakt efter mat ockuperade myxomyceten först allt ledigt utrymme och lämnade sedan bara tjocka cytoplasmatiska strängar som motsvarar järnvägar. Transportnätverket som han skapade upprepade nästan helt det befintliga transportnätverket i Japan [10] . Transportnäten i Storbritannien [11] , Spanien och Portugal [12] , samt Romarriket på Balkan [13] modellerades på samma sätt . Vissa författare föreslår att man använder liknande modellering för att söka efter ännu oupptäckta romerska vägar [14] .

Minne och lärande

Physarum Plasmodium visar förmågan att komma ihåg effekten på dem. Så, i ett experiment som genomfördes 2008, placerades en slemmögel på en smal bana i en inkubator med kontrollerad temperatur och luftfuktighet. Myxomycete vandrade längs banan under gynnsamma förhållanden. Därefter ändrades förhållandena till torrare och svalare förhållanden tre gånger med jämna mellanrum, vilket orsakade en avmattning i myxomycetens rörelse. Som ett resultat, under gynnsamma förhållanden, saktade han också ner sin rörelse i det ögonblick då nästa stimulering förväntades. Om det inte fanns någon ytterligare stimulering, "glömde" fizarum det efter 2 cykler. Men när det upprepades saktade plasmodium ner igen i väntan på en ny stimulering [15] .

Anteckningar

  1. ↑ Gorlenko M.V. , Bondartseva L.V. och andra. Svampar i Sovjetunionen . - M . : Tanke, 1980. - S.  29 . — 303 sid.
  2. ↑ Novozhilov Yu.K. , Gudkov A.V. Class Eumycetozoa // Protists: Guide to Zoology. - St Petersburg. : Nauka, 2000. - T. 1. - S. 443. - 679 sid. — ISBN 5-02-025864-4 .
  3. ↑ Werner LC Biologisk beräkning av Physarum. Från DLA till spatial adaptiv Voronoi  // Computing for a better tomorrow - Proceedings of the 36th eCAADe Conference, Lodz University of Technology, Lodz, Polen, 19-21 September 2018. - Łódź, 2018. - Vol. 2. - P. 531-536. - ISBN 978-94-91207-16-7 . - doi : 10.14279/deposition-7675 . Arkiverad från originalet den 25 oktober 2019.
  4. ↑ I Paris hittade de ett smart "slem" utan hjärna, som från en skräck under XX-talet . Hämtad 24 oktober 2019. Arkiverad från originalet 24 oktober 2019.
  5. ↑
  6. ↑ 1 2 3 Gmoshinsky V.I. , Dunaev E.A. , Kireeva N.I. Nyckel till myxomyceter i Moskva-regionen. - M. : ARCHE, 2021. - S. 299-300. — 388 sid. - ISBN 978-5-94193-089-0 .
  7. ↑ D. A. Smith, R. Saldana. Modell av Ca2+-oscillatorn för skyttelströmning i Physarum polycephalum  //  Biophysical Journal. - 1992-02. — Vol. 61 , iss. 2 . — S. 368–380 . - doi : 10.1016/S0006-3495(92)81843-X . Arkiverad från originalet den 12 juli 2022.
  8. ↑ Toshiyuki Nakagaki, Hiroyasu Yamada, Ágota Tóth. Labyrintlösning av en amöbisk organism   // Nature . — 2000-09. — Vol. 407 , iss. 6803 . — S. 470–470 . — ISSN 1476-4687 0028-0836, 1476-4687 . - doi : 10.1038/35035159 . Arkiverad från originalet den 7 januari 2022.
  9. ↑ A. Adamatzky. Slimmögel löser labyrint i ett pass, med hjälp av gradient av kemo-attraherande ämnen  // IEEE-transaktioner på nanobiovetenskap. — 2012-06. - T. 11 , nej. 2 . — S. 131–134 . — ISSN 1558-2639 1536-1241, 1558-2639 . - doi : 10.1109/TNB.2011.2181978 . Arkiverad från originalet den 2 januari 2022.
  10. ↑ Atsushi Tero, Seiji Takagi, Tetsu Saigusa, Kentaro Ito, Dan P. Bebber. Regler för biologiskt inspirerad adaptiv nätverksdesign   // Vetenskap . — 2010-01-22. — Vol. 327 , utg. 5964 . — S. 439–442 . — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203 . - doi : 10.1126/science.1177894 . Arkiverad från originalet den 4 januari 2022.
  11. ↑ Andrew Adamatzky, Jeff Jones. VÄGPLANERING MED SLIMMÖGEL: OM PHYSARUM BYGGER MOTORVÄGAR SKULLE DET RUTA M6/M74 GENOM NEWCASTLE  //  International Journal of Bifurcation and Chaos. — 2010-10. — Vol. 20 , iss. 10 . — S. 3065–3084 . — ISSN 1793-6551 0218-1274, 1793-6551 . - doi : 10.1142/S0218127410027568 . Arkiverad från originalet den 4 januari 2022.
  12. ↑ Andrew Adamatzky, Ramon Alonso-Sanz. Ombyggnad av iberiska motorvägar med slemmögel  (engelska)  // Biosystems. — 2011-07. — Vol. 105 , iss. 1 . — S. 89–100 . - doi : 10.1016/j.biosystems.2011.03.007 . Arkiverad från originalet den 7 juli 2022.
  13. ↑ Vasilis Evangelidis, Michail-Antisthenis Tsompanas, Georgios Ch. Sirakoulis, Andrew Adamatzky. Slemmögel imiterar utvecklingen av romerska vägar på Balkan  (engelska)  // Journal of Archaeological Science: Reports. — 2015-06. — Vol. 2 . — S. 264–281 . - doi : 10.1016/j.jasrep.2015.02.005 . Arkiverad från originalet den 8 mars 2022.
  14. ↑ Vasilis Evangelidis, Jeff Jones, Nikolaos Dourvas, Michail-Antisthenis Tsompanas, Georgios Ch. Sirakoulis. Physarum-maskiner som imiterar ett romerskt vägnät: 3D-metoden  //  Scientific Reports. — 2017-12. — Vol. 7 , iss. 1 . — S. 7010 . — ISSN 2045-2322 . - doi : 10.1038/s41598-017-06961-y . Arkiverad från originalet den 4 januari 2022.
  15. ↑ Tetsu Saigusa, Atsushi Tero, Toshiyuki Nakagaki, Yoshiki Kuramoto. Amoebae Anticipate Periodic Events  (engelska)  // Physical Review Letters. - 2008-01-03. — Vol. 100 , iss. 1 . — S. 018101 . - ISSN 1079-7114 0031-9007, 1079-7114 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.100.018101 .