Прагматичный миксомицет

На фото — миксомицет Physarum polycephalum, выращенный в чашке Петри. Несмотря на название (слово «миксомицет» происходит от греческого μύξα — «слизь» и μύκητος «гриб») и внешнее сходство с плесенью, ближайшие родственники этой группы организмов — амёбы, а вовсе не грибы.

Миксомицеты — это одноклеточные организмы, иногда формирующие плодовые тела, или, по-другому, плазмодии, — большие слизеподобные образования, видимые невооруженным глазом (как на фотографии). Они возникают при делении зародыша миксомицета, при этом клетки не расходятся, а остаются объединены общей мембраной. Получается, что то, что мы видим, — одна гигантская клетка с множеством ядер, количество которых может доходить до нескольких миллионов. Хотя плазмодии обычно не вырастают больше 30 см, в 1989 году один экземпляр P. polycephalum был даже занесен в книгу рекордов Гиннесса как самый большой одноклеточный организм. Площадь его плазмодия оказалась больше пяти с половиной метров.

Вырезка из журнала Mikrokosmos c фотографией «того самого» плазмодия из книги рекордов. Форма плазмодия, буква «W», совпадает с началом фамилии одного из его «создателей» (Wohlfarth-Bottermann)

У миксомицетов есть еще одна удивительная особенность — они умеют активно двигаться в поисках еды. Механизм передвижения в целом похож на амёбоидный: за счет сокращения актомиозиновых «мышц» цитоплазма выдавливается из одной части клетки в другую, по направлению к пище.

В случае если питательные ресурсы в зоне досягаемости исчерпаны, миксомицет переходит к размножению — формирует спорангии с мейотическими спорами, они прорастают, а после, при слиянии двух спор, рождается новая зигота, и цикл повторяется. В неблагоприятных условиях он может формировать покоящуюся структуру — склероций, надежно защищающий от перепадов температур и высыхания.

Так выглядят спорангии P. Polycephalum. Фото с сайта atrium.lib.uoguelph.ca

P. polycephalum легко культивируется, и это делает его хорошим модельным объектом. На нем поставлено множество экспериментов, в том числе и довольно необычных; за парочку из них исследователи получили даже Шнобелевскую премию — награду за достижения, «которые заставляют сначала засмеяться, а потом — задуматься».

Шнобелевка 2008 года была вручена за статью, в которой описывалось, как P. polycephalum справляется с задачей поиска кратчайшего пути. В эксперименте участки плазмодия помещали в лабиринт с питательной средой, а на входе и выходе клали столь любимые им овсяные хлопья. Миксомицет постепенно заполнял собой весь лабиринт, а потом начал убирать участки плазмодия, не ведущие к еде. Спустя некоторое время в лабиринте остался только тяж минимальной длины, соединяющий вход с выходом.

Спустя несколько лет те же исследователи перешли от лабиринтов к картам. Они разложили на карте Японии в местах больших городов овсянку, посадили туда плазмодий и начали ждать. Через некоторое время плазмодий сформировал сеть тяжей, соединяющих между собой горки еды. Что удивительно, сеть эта практически совпадала с сетью железных дорог Японии. За эту статью ученые получили Шнобелевку 2010 года.

После публикации этой работы последовал целый вал аналогичных экспериментов с построением сетей дорог на картах США, Канады и других стран.

Задача о поиске оптимального пути между двумя и более объектами не всегда тривиальна и требует порой сложных вычислений, так что способность P. polycephalum так быстро ее решать может навести на мысль о наличии у него какого-то разума. По интернету даже гуляет популярная статья под названием «О чем думают грибы», повествующая о небывалых когнитивных способностях этого миксомицета и ссылающаяся на два вышеописанных эксперимента. К сожалению, там рассказывается их альтернативная версия, имеющая мало общего с оригинальной исследовательской статьей.

На самом деле для того, чтобы справиться с такой сложной на вид задачей, не обязательно обладать высоким интеллектом. Достаточно всего лишь уметь распознавать градиент питательных веществ и действовать по принципу «подтягиваться туда, где еды больше».

Фото с сайта users.ecs.soton.ac.uk.

О миксомицете Physarum polycephalum см. также:
Примитив не приговор, или Physarum polycephalum разумный, «Химия и жизнь», №4, 2016.

Вера Мухина