黏糊糊的生命

吳以溪

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

黏菌是一種類似變形蟲的生物體的集合，并不是單獨的個體。大多數(shù)黏菌都是單細胞微生物，小到肉眼根本看不見。但在準備繁殖時，它們的體形會變大，形成可以向外釋放孢子的子實體或“孢子囊”。雖然其釋放孢子的形式與真菌相似，但黏菌與真菌的關系很遠。黏菌釋放出的孢子中有些會形成新的單細胞黏菌，開始新的生命循環(huán)。

可以變形成超級細胞的絨泡菌。

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

聰明的黏菌

“變形體”黏菌是一個特別有趣的群體，它們進化出了一種尋找食物的奇特方式。它們平時大多數(shù)時間是一個個單獨的細胞，在特殊的化學信號刺激下，它們?nèi)诤铣梢粋€含有成千上萬細胞核的超級細胞團，最大半徑可達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出大約1厘米。在過去十年里，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，是因為它能夠感知自己留下的蹤跡，從而讓它能避開之前探索過的區(qū)域。

科學家發(fā)現(xiàn)，絨泡菌也具有一種原始的學習能力。黏菌總體上會趨利避害，如果克服不利因素有助于獲得食物，黏菌就會克服它們。比如，當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）的負面刺激時，受刺激的部位會意識到這是錯誤路徑，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)總是可以通過有益的刺激找到食物來源時，就學會借助這種刺激去獲得食物。黏菌之間會傳遞信息、分享經(jīng)驗，還會通過與其他從未遇到過風險的黏菌融合來傳遞信息。更有趣的是，即使團狀的黏菌進入了干燥的冬眠狀態(tài)，這種傳遞也會持續(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。

路線設計師

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

科學家利用化學味蕾來控制黏菌運動，使其有效地追蹤食物。這個方法引起了城市規(guī)劃者和交通工程師的興趣?？茖W家在培養(yǎng)皿中，模擬鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市的位置，通過將黏菌最喜歡的食物（燕麥粥）放置在目標位置，并讓黏菌自主“設計”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，通過這個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，因為當燕麥被用來繪制城市火車站的比例布局時，黏菌在食物來源之間產(chǎn)生的卷舌狀路線與城市的實際鐵路網(wǎng)十分吻合。另外，通過這個方法可以判斷美國的公路網(wǎng)效率不高。

黏菌可為復雜的路線設計提供參考。

現(xiàn)在，這種簡單方法甚至吸引了想要探索宇宙中暗物質(zhì)下落的宇宙學家的興趣。通過觀察黏菌在食物來源之間的生長連接方式而產(chǎn)生的算法，為科學家提供了一個探索宇宙中暗物質(zhì)分布的有用模型。科學家發(fā)現(xiàn)，黏菌的細絲和暗物質(zhì)構(gòu)成的絲狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)基本重合。通過觀察黏菌網(wǎng)絡，科學家可以大概猜測暗物質(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，最近的一個有趣的發(fā)現(xiàn)是，有些種類的黏菌“養(yǎng)殖”細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，會攜帶一種細菌到新的家園中“養(yǎng)殖”，然后以其為食。或許我們對黏菌的研究越深入，就越能從它們身上看到自己的影子。