Физарум многоглавый ( лат. Physarum polycephalum ) — вид миксомицетов семейства . Является распространённым модельным организмом в генетике , физиологии и биохимии , а также одним из наиболее изученных организмов .

Родовое название Physarum образовано от др.-греч. φυσα — «пузырь». Видовой эпитет лат. polycephalum означает «многоголовый» .

Вид получил широкую известность после того, как был представлен в парижском зоопарке , где организм получил название «blob» («слизь», «капля»). Такое имя он получил в честь фильма ужасов « Капля », где инопланетная слизь захватывает целые города, поглощая всё, что попадается по пути .

Описание

Плазмодий

Вегетативная стадия физарума многоглавого представляет собой плазмодий (одну большую клетку со множеством ядер), обладающим ярко-жёлтым или зеленовато-жёлтым цветом. Известны белые штаммы, полученные в лабораторных условиях .

Спороношения

Спороношения представляют собой спорангии на желтоватых полупрозрачных ножках, реже сидячие, слегка удлинённые. На одной ножке располагается по несколько спорангиев, которые образуют структуру, напоминающую по форме сморчок . Жёлтые или беловатые спороношения в высоту достигают до 1,5 мм, каждый отдельный спорангий — до 0,4 мм в диаметре. Перидий однослойный, тонкий, плёнчатый, плотно орнаментирован белыми или желтоватыми чешуйками извести. красновато-коричневый, незаметный. Капиллиций плотный, достаточно эластичный, из белых или желтоватых угловатых узелков, заполненных известью и соединённых множеством стекловидных трубочек. Споры в массе чёрные, фиолетово-коричневые в проходящем свете, шаровидные, с равномерно утолщенной оболочкой, 9—11 мкм в диаметре. Покрыты мелкими бородавками, образующие по 2—4 споры на видимой части споры .

Экология

Образует обширные спороношения на гнилой древесине, часто на плодовых телах базидиомицетов . Формируются спороношения на близлежащих, часто нетипичных субстратах .

Движение

Движение плазмодия обеспечивается за счёт взаимодействия актина и миозина при участии ионов Ca ²⁺ . Сокращения этих белков проталкивают цитоплазму тяжей по направлению движения плазмодия. Как и в мышцах животных, работа сократительных белков требует затрат АТФ для преобразования химической энергии в механическую.

«Интеллект»

Нахождение кратчайшего пути

Плазмодии физарума многоглавого способны выбирать кратчайшее расстояние между источниками пищи. В экспериментах маленькие кусочки плазмодиев физарума помещали в лабиринт. Когда они заполняли всё пространство лабиринта, у входа и выхода помещали два блока с измельчёнными овсяными хлопьями. В течение четырёх часов цитоплазменные тяжи в тупиковых и более длинных ходах утончались и исчезали. Ещё через четыре часа плазмодий сформировал единственный утолщённый тяж по самому короткому пути между источниками пищи. Авторы работы сделали вывод о наличии у физарума примитивного интеллекта . Тем не менее в некоторых случаях плазмодии выбирают более длинный путь, так как выбор пути происходит в один шаг, без просчитывания всех возможных решений. Кроме того, поведение миксомицета в лабиринте можно описать в терминах градиента пищевых сигналов .

Схожий эксперимент был проведён в 2010 году. Исследователи поместили плазмодий физарума на карту центральной Японии , в которой на местах, соответствующих 36 крупнейшим городам, расположили источники пищи. В области, соответствующие горам и озёрам, направили свет различной интенсивности, который плазмодий избегает. В поисках пищи миксомицет сначала занял всё свободное пространство, а затем оставил лишь толстые цитоплазматические тяжи, соответствующие железным дорогам. Созданная им транспортная сеть почти полностью повторяла существующую транспортную сеть Японии . Таким же образом были смоделированы транспортные сети Великобритании , Испании и Португалии , а также Римской Империи на Балканах . Некоторые авторы предлагают использовать подобное моделирование для поиска ещё не открытых римских дорог .

Память и обучение

Плазмодии физарума демонстрируют способность к запоминанию воздействия на них. Так, в эксперименте, проведённом в 2008 году, слизевик поместили на узкую дорожку в инкубатор с контролируемыми температурой и влажностью. Миксомицет мигрировал вдоль дорожки при благоприятных условиях. Затем условия три раза через равные интервалы времени меняли на более сухие и прохладные, что вызывало замедление движения миксомицета. В результате в благоприятных условиях он также замедлял своё движение в тот момент, когда ожидалась следующая стимуляция. Если дальнейшей стимуляции не происходило, физарум «забывал» о ней спустя 2 цикла. Но при её повторении плазмодий вновь замедлялся, ожидая новую стимуляцию .

Примечания