吳以溪

2019年10月，法國(guó)巴黎動(dòng)物園舉辦了一場(chǎng)獨(dú)特的展覽。在展出的一個(gè)玻璃罐里，生活著一種沒(méi)有大腦的生物，盡管它并沒(méi)有記憶系統(tǒng)，卻能建立高效的信息網(wǎng)絡(luò)。這種生物名叫黏菌，也被稱(chēng)為“黏球”。

黏菌是一種類(lèi)似變形蟲(chóng)的生物體的集合，并不是單獨(dú)的個(gè)體。大多數(shù)黏菌都是單細(xì)胞微生物，小到肉眼根本看不見(jiàn)。但在準(zhǔn)備繁殖時(shí)，它們的體形會(huì)變大，形成可以向外釋放孢子的子實(shí)體或“孢子囊”。雖然其釋放孢子的形式與真菌相似，但黏菌與真菌的關(guān)系很遠(yuǎn)。黏菌釋放出的孢子中有些會(huì)形成新的單細(xì)胞黏菌，開(kāi)始新的生命循環(huán)。

可以變形成超級(jí)細(xì)胞的絨泡菌。

世界各地都有黏菌的身影。黏菌喜歡生活在枯樹(shù)的樹(shù)枝或樹(shù)干上，也喜歡生活在落葉堆中。黏菌以其他微生物為食，比如酵母菌和細(xì)菌。如果沒(méi)有黏菌，這些微生物可能會(huì)失去制約，瘋狂繁殖。黏菌有很多種顏色，有的黏菌非常漂亮，比如團(tuán)網(wǎng)菌;有的黏菌可以形成華麗的樹(shù)狀孢子;而一種俗稱(chēng)“狗唾沫”的黏菌，看上去卻可能沒(méi)那么吸引人。

聰明的黏菌

“變形體”黏菌是一個(gè)特別有趣的群體，它們進(jìn)化出了一種尋找食物的奇特方式。它們平時(shí)大多數(shù)時(shí)間是一個(gè)個(gè)單獨(dú)的細(xì)胞，在特殊的化學(xué)信號(hào)刺激下，它們?nèi)诤铣梢粋€(gè)含有成千上萬(wàn)細(xì)胞核的超級(jí)細(xì)胞團(tuán)，最大半徑可達(dá)10米。

絨泡菌是此次巴黎展覽中的黏菌明星，它經(jīng)常伸出手指般的卷須。為了尋找食物，這種卷須每天可以長(zhǎng)出大約1厘米。在過(guò)去十年里，人們不斷發(fā)現(xiàn)黏菌所具有的“超能力”，其中最著名的是絨泡菌在迷宮中尋找路徑的能力：它之所以能在迷宮中找到食物，是因?yàn)樗軌蚋兄约毫粝碌嫩欅E，從而讓它能避開(kāi)之前探索過(guò)的區(qū)域。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，絨泡菌也具有一種原始的學(xué)習(xí)能力。黏菌總體上會(huì)趨利避害，如果克服不利因素有助于獲得食物，黏菌就會(huì)克服它們。比如，當(dāng)黏菌的一根卷須在探尋食物的路上受到一些物質(zhì)（比如鹽或咖啡因）的負(fù)面刺激時(shí)，受刺激的部位會(huì)意識(shí)到這是錯(cuò)誤路徑，于是迅速縮回，轉(zhuǎn)而往其他路徑尋找食物。但如果它發(fā)現(xiàn)總是可以通過(guò)有益的刺激找到食物來(lái)源時(shí)，就學(xué)會(huì)借助這種刺激去獲得食物。黏菌之間會(huì)傳遞信息、分享經(jīng)驗(yàn)，還會(huì)通過(guò)與其他從未遇到過(guò)風(fēng)險(xiǎn)的黏菌融合來(lái)傳遞信息。更有趣的是，即使團(tuán)狀的黏菌進(jìn)入了干燥的冬眠狀態(tài)，這種傳遞也會(huì)持續(xù)數(shù)周。

黏菌可以在迷宮中找到食物。

絨泡菌繁殖期形成的孢子囊。

路線設(shè)計(jì)師

黏菌的行為表明，即使是簡(jiǎn)單的生物體，也可以表現(xiàn)出通常在有大腦的動(dòng)物身上才有的行為，由此提醒我們應(yīng)重新審視單細(xì)胞生物。

科學(xué)家利用化學(xué)味蕾來(lái)控制黏菌運(yùn)動(dòng)，使其有效地追蹤食物。這個(gè)方法引起了城市規(guī)劃者和交通工程師的興趣?？茖W(xué)家在培養(yǎng)皿中，模擬鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市的位置，通過(guò)將黏菌最喜歡的食物（燕麥粥）放置在目標(biāo)位置，并讓黏菌自主“設(shè)計(jì)”覓食路線，使研究人員可以借鑒或深入了解如何布置最合適的路線。例如，通過(guò)這個(gè)方法他們了解到日本東京的鐵路系統(tǒng)是世界上最高效的系統(tǒng)之一，因?yàn)楫?dāng)燕麥被用來(lái)繪制城市火車(chē)站的比例布局時(shí)，黏菌在食物來(lái)源之間產(chǎn)生的卷舌狀路線與城市的實(shí)際鐵路網(wǎng)十分吻合。另外，通過(guò)這個(gè)方法可以判斷美國(guó)的公路網(wǎng)效率不高。

黏菌可為復(fù)雜的路線設(shè)計(jì)提供參考。

現(xiàn)在，這種簡(jiǎn)單方法甚至吸引了想要探索宇宙中暗物質(zhì)下落的宇宙學(xué)家的興趣。通過(guò)觀察黏菌在食物來(lái)源之間的生長(zhǎng)連接方式而產(chǎn)生的算法，為科學(xué)家提供了一個(gè)探索宇宙中暗物質(zhì)分布的有用模型。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，黏菌的細(xì)絲和暗物質(zhì)構(gòu)成的絲狀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本重合。通過(guò)觀察黏菌網(wǎng)絡(luò)，科學(xué)家可以大概猜測(cè)暗物質(zhì)在宇宙中的分布。這種方法已被多次證明有效。

目前世界上有大約900種已知的黏菌，但很可能還有更多的黏菌以及它們的奇妙行為等待被發(fā)現(xiàn)。比如，最近的一個(gè)有趣的發(fā)現(xiàn)是，有些種類(lèi)的黏菌“養(yǎng)殖”細(xì)菌的方式與切葉蟻養(yǎng)殖真菌的方式相似。黏菌在新的地方繁殖時(shí)，會(huì)攜帶一種細(xì)菌到新的家園中“養(yǎng)殖”，然后以其為食?；蛟S我們對(duì)黏菌的研究越深入，就越能從它們身上看到自己的影子。