евкр

1.

БИОЛОГИЯ · НАУЧНЫЙ МЕТОД
Память без мозга:
навигация Слизевика
Как след во внешней среде помогает одноклеточному
организму находить путь.
По исследованию C. R. Reid и соавторов · PNAS, 2012

2.

01 · НАБЛЮДЕНИЕ / ГИПОТЕЗА
Может ли слизистый след служить
внешней памятью?
Наблюдение
Гипотеза
Плазмодий оставляет на агаре слизистый
след и избегает участков, по которым уже
прошёл.
След сохраняет информацию о
пройденном пути и помогает организму
не возвращаться в исследованные зоны.
Проверим, различает ли слизевик собственный след и
использует ли его при поиске пути.

3.

02 · ПЕРВАЯ ПРОВЕРКА
Первая проверка: выбор на Y-образной
развилке
Старт в основании развилки · слизевик
ЛЕВОЕ ПЛЕЧО
ПРАВОЕ ПЛЕЧО
Чистый агар
Агар со слизью
Выбор: слизевик растёт вперёд по этому
пути.
Избегание: слизевик разворачивается
назад.
Без пищи и внешних стимулов слизевик ориентируется
только на собственный след, избегая уже пройденных зон.

4.

03 · ПРОВЕРКА В СЛОЖНОЙ ЗАДАЧЕ
U-ловушка отделяет движение к пище
от поиска пути
Запах пищи привлекает организм, из-за
чего он упирается в глухую внешную
стенку барьера. Это «локальный
минимум»: двигаться к источнику
запаха недостаточно, чтобы выйти из
тупика.
Контроль
Тест
Чистая чашка Петри:
организм оставляет
свой след.
Вся поверхность
покрыта слизью:
свежий след
замаскирован.

5.

04 · РЕГИСТРАЦИЯ
Покадровая съёмка
превращает путь в
измерения
1 Снять движение
Time-lapse фиксирует рост плазмодия на протяжении
до 120 часов.
2 Оцифровать траекторию
Отмечают покрытую площадь, направление роста и
развороты.
3 Сравнить условия
Измеряют успех, время достижения пищи и
повторное обследование пройденных зон.

6.

05 · РЕЗУЛЬТАТЫ
Различимый след повышает успех в Uловушке
Достигли пищи за отведённое время
96% / 33%
Успех при различимом и
замаскированном следе.
57 против 75 часов — среднее
время достижения пищи
соответственно.
Успешность достижения цели (%)
Данные: C. R. Reid и соавторы, PNAS, 2012.
При маскировке следа время
повторного блуждания в тупике
было почти в 10 раз больше.

7.

06 · ЛОГИКА ИССЛЕДОВАНИЯ
Каждый метод отвечает на
следующий вопрос
01
02
03
Наблюдение
Выбор на развилке
U-ловушка
Есть слизистый след.
Различает ли его организм?
Помогает ли след обойти
препятствие?
04
05
06
Time-lapse
Измерения
Сравнение
Как меняется путь во времени?
Сколько времени и повторных
заходов?
Что меняется при маскировке
следа?

8.

07 · НАУЧНЫЙ ВЫВОД
Информация о пути остаётся
во внешней среде
Внешний материальный след: плазмодий выносит
информацию о прошлом во внешнюю среду и реагирует
на свой след; исследованное пространство влияет на
движение без карты в нервной системе.
Аналогия в живой природе: феромонные тропы
муравьёв — коллективная внешняя память колонии,
освобождающая особь от хранения карт, но это не тот же
механизм.
Эволюционное значение: внешняя память могла быть
первичной формой пространственной ориентации до
возникновения нервных систем и мозга.

9.

08 · ГРАНИЦЫ ВЫВОДА
След влияет на путь; «разум» опыт не
доказывает
Показано экспериментом
Не следует из опыта
Маскировка собственного следа ухудшает
преодоление геометрического
препятствия. Связь между доступностью
следа и навигацией проверена
сравнением двух условий.
Нельзя приписывать Physarum
человеческую память, планирование или
внутреннюю карту. У организма нет
нервной системы; описанное поведение
объясняют локальными физикохимическими реакциями.

10.

ИТОГ · АЛГОРИТМ НАУЧНОГО ПОЗНАНИЯ
От следа на агаре — к проверяемому
объяснению
01
02
03
04
Вопрос
Гипотеза
Проверка
Вывод
Как организм без
нервных клеток
находит обход?
Собственный след
хранит сведения о
пройденном.
Развилка, U-ловушка,
съёмка и
хронометраж.
Взаимодействие со
средой помогает
решать
пространственную
задачу.
Reid C. R., Latty T., Dussutour A., Beekman M. · PNAS, 2012