Капля ужаса, или Интеллектуал одноклеточный

– Овсянку, сэр! Так говорят ученые, собираясь провести очередной эксперимент с непростым простейшим существом. По латыни называется «физарум полицефалум», то есть многоглавый. По сути, амеба – клеточная стенка, ложноножки, цитоплазма и много ядер. При этом обладает химической памятью и способностью к обучению! Японцы с его помощью, к примеру, получили модель оптимальной сети железных дорог в Токио. Овсянка в этом деле – материальный стимул. Теперь изучать необычные свойства физарума и ставить ему различные задачи смогут студенты Института естествознания Калужского госуниверситета.

Умная слизь

На самом деле это не научная фантастика, не полет мысли голливудских сценаристов. Хотя свое название организм получил в честь фильма ужасов «Капля» (1958), где инопланетное существо захватывает небольшой город в Пенсильвании. Необычные возможности миксомицетов (слизевиков, «грибоживотных») микробиологи начали изучать еще в XX веке.
В университете Хоккайдо (Япония) провели эксперимент: на плоской поверхности разложили хлопья геркулеса, повторив расположение станций на железной дороге в Токио. Через 26 часов физарум сформировал единую сеть, которая обозначила оптимальные пути между точками, где находилась пища. Ученые пришли к выводу, что он может формировать сети с сопоставимой эффективностью и оптимальными отрезками подобно инфраструктуре большого города.
В Австралии изучали, как это существо движется в поисках пищи. Оказалось, оно избегает мест, которые посещало раньше, поскольку пищи там уже нет. А коллектив исследователей из Индии, Франции и Швеции выяснил, что физарум полицефалум обладает внешней химической памятью, использует систему связи почти как запаховые метки у высших животных.
Побывал наш герой и в космосе. Он способен не только выживать, но и передвигаться в условиях космического корабля.
В интернете можно найти еще и такую интересную информацию: миксомицеты внесли вклад в … искусство. В Великобритании записали электрическую активность, которую они производят во время кормления, и перекодировали в… ноты! Художница Хазер Барнетт взяла физарум в «соавторы»!

Ложноножкою махая

– Чашки Петри надо закрывать плотнее. Если вокруг будет достаточно влажно, выберутся наружу и сбегут, – улыбается Евгений Константинов, кандидат биологических наук, заведующий ботаническим садом КГУ.
В чашках субстанции – в одной похожая на тонкий сосуд с разветвлениями, в другой – на желтоватые кружева.
– У нас сейчас две лабораторные линии физарума – американская и китайская. У каждой свои «национальные» особенности. Американский физарум сразу прокладывает линию к пище, не тратя лишние силы. Китайский сначала охватывает максимальную площадь, а потом «разбирается», что на ней есть съестного, – объясняет Евгений Львович.
Физарум не какая-то заморская редкость. Разновидности миксомицетов обитают у нас в подстилке – прячутся под листовым опадом, где участвуют в почвообразовании. Называют эту группу – грибы слизевики, умная слизь, капля. Их еще Карл Линней в XVIII веке описывал. Название «миксомицеты» («слизевые грибы», лат.) дал группе в 1833 году Джон Генрих Фридрих Линк.
– То, что вы видите в чашке Петри, всего лишь одна клетка с общей цитоплазмой и множеством ядер. Их тело – плазмодий – пенистая или слизистая масса, способно разрастаться до очень больших размеров. Рекорд, зафиксированный в природе, – 10 квадратных метров! Двигается со скоростью 1 мм в секунду. По меркам микромира быстро. Он чувствует следы химических веществ, которые выделяют бактерии, находит, наползает, растворяет их стенки и впитывает в себя. Так он ест и растет, – добавил поразительных фактов Виктор Чернов, лаборант ботанического сада КГУ.
Дальше было еще интереснее. Когда физарум стареет, у него начинается романтическая стадия жизни. Буквально сходит с ума всеми своими «головами». Вместо того чтобы, как обычно, искать темное влажное место, выбирается на свет, резко бледнеет. В итоге образуются споры, из которых появляются маленькие одноклеточные. Они приближаются друг к другу, их ядра сливаются и начинают объединяться в один большой плазмодий.

Совершите вы массу открытий

Кажется, мы живем во время «цифропоклонников» – интернет, искусственный интеллект, цифровое моделирование. Но бионику – когда в основу разного рода устройств ложатся принципы живой природы – рано списывать со счетов.
– Японцы попытались придать судам-сухогрузам форму тел китов. От этого на четверть увеличилась грузоподъемность при тех же затратах. Не только инженерные решения, многие компьютерные технологии изначально строились на наблюдении за живыми организмами. Сейчас представители разных направлений активно изучают миксомицеты. Айтишников интересует их память, способы хранения информации. Физарум питается бактериями, это делает его перспективным в направлении разработки новых антибактериальных средств. Его цитологическая активность к клеткам вызывает интерес у онкологов, – рассказал Евгений Константинов.
Помимо богатой коллекции растений ботанический сад КГУ содержит модельные объекты, что используют в учебном процессе. Физарум полицефалум теперь один из них.
– До сего времени студенты нашего вуза вживую его не видели. Нынешние биологи будут первыми, кто станет его исследовать. Я считаю, их ждут потрясающие открытия. Вопрос о клеточном разуме ждет своего решения. В науке самое главное – не перестать восхищаться тем, что изучаешь. Физарум – один из тех организмов, который мотивирует, поддерживает интерес к биологии, – убежден Евгений Львович.

Среди прикладных задач, которые можно поставить «умной слизи», – прокладка различных магистральных линий. Например, сети тропинок в парке или сквере. Вполне можно сделать совместную работу с факультетом дизайна. Мы и свой сквер журналистов у Дома печати в качестве модели могли бы предложить.


Светлана Малявская
Фото предоставлено Евгением Константиновым