一团“黏液”也能解决东京地铁规划?揭秘黏菌宠物背后的奥秘

现在的年轻人真是越来越“抽象”了!从“宠物石头”到“纸盒狗”,再到风靡一时的“芒狗”,每一次流行都让人直呼“想不到”!而最近,又一股“黏菌热”悄然兴起,成为年轻人的新宠。

黏菌到底是什么?这种看起来像“一团细菌”的生物,真的能被当作宠物养在家里吗?它们会不会带来安全风险?

虽然名字里带“菌”,但实际上,黏菌既不是细菌,也不是真菌。这是因为细菌没有细胞核,属于原核生物,而黏菌则更为高级,有细胞核,属于真核生物。虽然是真核生物,但在变形体阶段,黏菌是一个无细胞壁的、多核、类似液态的巨大质体,这与有细胞壁的真菌有明显区别。此外,两者在营养获取方式、生命周期和基因组上也存在显著差异。

那么,黏菌到底是什么呢?

它是一种游走于植物、动物和真菌之间的独特生命形式。令人惊讶的是,作为最简单的真核生物之一,黏菌竟能表现出“智能”行为。

现代生物学将黏菌划分到原生生物界。这个界包含了我们在生物课本里熟悉的草履虫、变形虫以及绿藻等生物。原生生物最大的特点是“结构简单”——它们大多是单细胞真核生物,也有少数简单的多细胞生物。为了适应多变的环境,一些原生生物进化出了转换形态的本领,而黏菌就是其中最著名的“跨界者”。

在整个生命周期中,黏菌一般会经历五个阶段,每个阶段转换时,它的“身份”都会发生变化。

孢子是黏菌生命周期的起始阶段,作为黏菌的休眠体,它们通常在环境不适宜时形成。这些孢子类似植物的种子,具有耐干旱、耐寒冷的特性,能在恶劣环境中存活,并通过风、水或动物传播到新的地方。当环境适宜时,孢子就会萌发并开始生长。这种孢子的传播和生长方式赋予了黏菌独特的植物性(通过孢子传播)和真菌性(通过孢子形成和休眠)。

度过孢子阶段后,某些黏菌会进入游动细胞阶段,比如细胞黏菌 (盘基网柄菌,Dictyostelium)。它们的孢子萌发后会产生游动细胞(游动体),这些细胞具有鞭毛,能够在水中自由游动,类似于动物的精子或单细胞生物。这些游动细胞能通过运动寻找、摄取细菌等有机物,类似于动物的吞噬作用(Phagocytosis)。

大多数黏菌会经历变形体阶段(Plasmodium stage)。在这个阶段,黏菌会化成多核的流动质体。这时候的黏菌通常没有细胞壁,它们像液体一样流动,寻找和吞噬细菌、酵母等微生物。变形体能够通过伪足(Pseudopodia)进行运动,表现出明显的动物性特征。

黏菌的“智能”行为主要在这个阶段展现。以黄色多头绒泡菌(Physarum polycephalum)为例,这种被叫做“海绵宝宝”的黏菌,具有记忆、决策和预测能力。它不仅能解决迷宫问题,还能模拟人造运输网络设计,甚至能够挑选最优质的食物。

在科学实验中,研究人员用迷宫测试黏菌的智能表现。黏菌展现出令人惊叹的能力,能够找到最短路径并快速到达食物源。这种自主选择路径的能力,证明了黏菌具有环境感知和空间记忆的本领。

当环境恶化时,黏菌还表现出群体协作能力。拿细胞黏菌来说,在食物短缺时,它们会通过化学信号聚集在一起,形成假菌体。这些单细胞生物能够通过化学信号相互配合,共同构建临时的多细胞结构。

科学家通过实验还发现,黏菌具备记忆与学习能力,以及环境调节与适应等“智能”特征。

是不是觉得一点儿也不让人惊讶?打个不是很严谨的比方你就会觉得惊讶,甚至还有一点燃。火影忍者大家都看过吧。里面有一个很励志的角色李洛克,由于不能控制查克拉,无法修炼忍术,只能在体术上死磕。最后小李通过体术达到了忍术的效果。

黏菌就相当于小李。要表现出“智能”,必须有神经细胞。没有神经细胞的黏菌通过“修炼”,用其他方式也表现出“智能”。

黏菌通过细胞质流动来实现感知能力。它的细胞质流动形成网络结构,能感知环境中的化学梯度(如营养物质、湿度、温度等),并据此调整移动方向。凭借这种动态调整能力,黏菌不仅能在迷宫中找到最短路径,还能模拟出东京地铁网络的最优布局。

黏菌的运输管网络功能类似于神经元。实验表明,运输管的厚度会随着细胞质流速变化而改变,形成局部信息梯度,这可能是它实现记忆功能的方式。这种去中心化的网络结构让黏菌能同时处理多个环境信息源,而无需依赖中枢神经系统。

这种“智能”,有点像《三体》中秦始皇用三千万大军手搓的人列计算机。

不吹不黑,黏菌的确是完美的宠物选择。养黏菌不需要复杂的设备,只需要一个透明容器、一张湿润的滤纸和燕麦片就够了。日常维护也很简单,只要控制好温湿度并及时更换垫纸即可。满足这些基本条件后,你就能感受到黏菌带来的乐趣。黏菌对食物的反应非常迅速,1到2天内就会以肉眼可见的速度生长,形成富有艺术感的网络结构。

尽管大部分黏菌种类无毒无害,但饲养过程仍需注意一些潜在风险:繁殖期的黏菌会释放大量孢子,可能导致对粉尘敏感者出现咳嗽、鼻炎等症状,特别是儿童、老年人及过敏体质人群要格外注意。黏菌生长所需的潮湿环境容易滋生霉菌(如曲霉菌),这些霉菌的孢子可能引起呼吸道感染或过敏反应。如果通风不良,霉菌孢子浓度升高甚至可能引发肺炎等严重问题。

黏菌不仅仅是“年轻人的新宠”,它在科学研究中也扮演着重要的角色。科学家们受黏菌的智能行为启发,开发了仿生计算、智能算法、软体机器人、生物传感器等技术。比如,黏菌寻找最短路径的能力被应用于交通优化和物流网络设计,而它的网络结构则为人工智能和神经网络研究提供了新的思路。此外,黏菌的环境适应性也被用于污染检测,帮助监测重金属、农药等有害物质。

更深层次来看,黏菌的研究让我们重新思考“智能”的本质。传统认知认为智能需要大脑和神经系统,但黏菌却能在没有神经元的情况下表现出学习和决策能力。这种"去中心化智能"是否意味着智慧可以通过不同的生物学机制演化出来?如果一个单细胞生物都能展现如此惊人的计算能力,那么生命的本质和可能性是否比我们想象的更加广阔?

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者:邢焕秋 科普作者

审核:梁前进 北京师范大学生命科学学院 教授

出品:中国科协科普部

监制:中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

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