Physarum mnohohlavý

Physarum mnohohlavý

Plasmodium Physarum polycephalum
vědecká klasifikace
Doména:eukaryotaPoklad:amébozoaTyp:EvoseaInfratyp:MyxomycetesTřída:MyxomycetesObjednat:FizaraceaeRodina:FizaraceaeRod:fizarumPohled:Physarum mnohohlavý
Mezinárodní vědecký název
Physarum polycephalum Schwein.

Physarum polycephalum [1] ( lat.  Physarum polycephalum ) je druh myxomycet z čeledi Fizaraceae . Je to běžný modelový organismus v genetice , fyziologii a biochemii a také jeden z nejvíce studovaných organismů [2] .

Rodové jméno Physarum je odvozeno z jiné řečtiny. φυσα - "bublina". Specifické epiteton lat.  polycephalum znamená „mnohohlavý“ [3] .

Druh získal širokou popularitu poté, co byl prezentován v pařížské zoo , kde byl organismus pojmenován "blob" ("sliz", "kapka"). Toto jméno dostal na počest hororového filmu "The Drop ", kde mimozemský sliz zachycuje celá města a pohlcuje vše, co na cestě potká [4] [5] .

Popis

Plasmodium

Vegetativní stádium physarum mnohohlavého je plasmodium (jedna velká buňka s mnoha jádry), které má jasně žlutou nebo zelenožlutou barvu. Známé bílé kmeny získané v laboratoři [6] .

Sporulace

Výtrusnice je výtrusnice na nažloutlých průsvitných nohách, vzácně přisedlé, mírně protáhlé. Na jedné noze je několik sporangií, které tvoří strukturu připomínající smrž ve tvaru . Žluté nebo bělavé sporulace dosahují výšky až 1,5 mm, každé jednotlivé sporangium má v průměru až 0,4 mm. Peridium jednovrstevné, tenké, blanité, hustě zdobené bílými nebo nažloutlými vápennými šupinami. Hypotallus červenohnědý, nenápadný. Kapillium je husté, spíše elastické, z bílých nebo nažloutlých hranatých uzlíků vyplněných vápnem a spojených mnoha sklivcovými tubuly. Výtrusy ve hmotě jsou černé, v procházejícím světle fialově hnědé, kulovité, s stejnoměrně zesílenou skořápkou, o průměru 9-11 mikronů. Pokrytý drobnými bradavičkami, tvořícími 2–4 výtrusy na viditelné části výtrusu [6] .

Ekologie

Vytváří rozsáhlou sporulaci na shnilém dřevě, často na plodnicích bazidiomycet . Sporulace se tvoří na blízkých, často atypických substrátech [6] .

Pohyb

Pohyb plasmodia zajišťuje interakce aktinu a myosinu za účasti Ca 2+ iontů [ 7] . Kontrakce těchto proteinů tlačí cytoplazmu vláken ve směru pohybu plasmodia. Stejně jako ve svalech zvířat vyžaduje práce kontraktilních proteinů ATP k přeměně chemické energie na mechanickou energii.

"Intelekt"

Hledání nejkratší cesty

Plasmodium of physarum mnohohlavý je schopen zvolit si nejkratší vzdálenost mezi zdroji potravy. V experimentech byly malé kousky Plasmodium fisarum umístěny do bludiště. Když zaplnili celý prostor labyrintu, byly u vstupu a výstupu umístěny dva bloky s drcenými ovesnými vločkami. Během čtyř hodin se cytoplazmatická vlákna ve slepých a delších pasážích ztenčila a zmizela. Po dalších čtyřech hodinách vytvořilo Plasmodium jedinou zesílenou šňůru podél nejkratší cesty mezi zdroji potravy. Autoři práce došli k závěru, že fizarum má primitivní intelekt [8] . V některých případech však Plasmodium volí delší cestu, protože výběr cesty probíhá v jednom kroku, bez výpočtu všech možných řešení. Kromě toho lze chování myxomycetů v bludišti popsat pomocí gradientu potravních signálů [9] .

Podobný experiment byl proveden v roce 2010. Vědci umístili Plasmodium physarum na mapu středního Japonska , kde byly zdroje potravy umístěny na místech odpovídajících 36 největším městům. Do oblastí odpovídajících horám a jezerům směřovalo světlo různé intenzity, kterému se Plasmodium vyhýbá. Při hledání potravy myxomyceta nejprve obsadila veškerý volný prostor a poté nechala pouze tlustá cytoplazmatická vlákna odpovídající železnici. Dopravní síť, kterou vytvořil, téměř úplně zopakovala stávající dopravní síť v Japonsku [10] . Dopravní sítě Velké Británie [11] , Španělska a Portugalska [12] a také Římské říše na Balkáně [13] byly modelovány stejným způsobem . Někteří autoři navrhují použít podobné modelování k hledání dosud neobjevených římských cest [14] .

Paměť a učení

Physarum Plasmodium prokazují schopnost zapamatovat si dopad na ně. V experimentu provedeném v roce 2008 byla tedy slizovka umístěna na úzkou cestu v inkubátoru s řízenou teplotou a vlhkostí. Myxomycete migrovaly podél trati za příznivých podmínek. Poté byly podmínky třikrát v pravidelných intervalech změněny na sušší a chladnější, což způsobilo zpomalení pohybu myxomycety. Díky tomu za příznivých podmínek také zpomalil svůj pohyb v okamžiku, kdy se očekávala další stimulace. Pokud nedošlo k další stimulaci, fizarum na to po 2 cyklech "zapomnělo". Když se to ale opakovalo, plasmodium se opět zpomalilo a čekalo na novou stimulaci [15] .

Poznámky

  1. ↑ Gorlenko M.V. , Bondartseva L.V. a další. Houby SSSR . - M . : Myšlenka, 1980. - S.  29 . — 303 s.
  2. ↑ Novozhilov Yu.K. , Gudkov A.V. Class Eumycetozoa // Protists: Guide to Zoology. - Petrohrad. : Nauka, 2000. - T. 1. - S. 443. - 679 s. — ISBN 5-02-025864-4 .
  3. ↑ Biologický výpočet Physarum Werner LC . Od DLA k prostorovému adaptivnímu Voronoi  // Computing for a better morning - Sborník z 36. konference eCAADe, Lodžská technická univerzita, Lodž, Polsko, 19.-21. září 2018. - Łódź, 2018. - Vol. 2. - S. 531-536. - ISBN 978-94-91207-16-7 . - doi : 10.14279/depositonce-7675 . Archivováno z originálu 25. října 2019.
  4. ↑ V Paříži našli chytrý „sliz“ bez mozku jako z hororu 20. století . Získáno 24. října 2019. Archivováno z originálu dne 24. října 2019.
  5. ↑
  6. ↑ 1 2 3 Gmoshinsky V.I. , Dunaev E.A. , Kireeva N.I. Klíč k myxomycetům moskevské oblasti. - M. : ARCHE, 2021. - S. 299-300. — 388 s. - ISBN 978-5-94193-089-0 .
  7. ↑ D. A. Smith, R. Saldana. Model Ca2+ oscilátoru pro kyvadlové streamování v Physarum polycephalum  //  Biophysical Journal. - 1992-02. — Sv. 61 , iss. 2 . — S. 368–380 . - doi : 10.1016/S0006-3495(92)81843-X . Archivováno z originálu 12. července 2022.
  8. ↑ Toshiyuki Nakagaki, Hiroyasu Yamada, Ágota Tóth. Řešení bludiště améboidním organismem   // Příroda . — 2000-09. — Sv. 407 , iss. 6803 . — S. 470–470 . — ISSN 1476-4687 0028-0836, 1476-4687 . - doi : 10.1038/35035159 . Archivováno z originálu 7. ledna 2022.
  9. ↑ A. Adamatzky. Slizová forma řeší bludiště v jednom průchodu s pomocí gradientu chemo-atraktantů  // Transakce IEEE na NanoBioscience. — 2012-06. - T. 11 , č.p. 2 . — S. 131–134 . — ISSN 1558-2639 1536-1241, 1558-2639 . - doi : 10.1109/TNB.2011.2181978 . Archivováno z originálu 2. ledna 2022.
  10. ↑ Atsushi Tero, Seiji Takagi, Tetsu Saigusa, Kentaro Ito, Dan P. Bebber. Pravidla pro biologicky inspirovaný návrh adaptivní sítě   // Věda . — 22. 1. 2010. — Sv. 327 , iss. 5964 . — S. 439–442 . — ISSN 1095-9203 0036-8075, 1095-9203 . - doi : 10.1126/science.1177894 . Archivováno z originálu 4. ledna 2022.
  11. ↑ Andrew Adamatzky, Jeff Jones. PLÁNOVÁNÍ SILNIC S PLÍSNĚM: KDYBY PHYSARUM POSTAVilo Dálnice, VEDLO BY M6/M74 PŘES NEWCASTLE  //  International Journal of Bifurcation and Chaos. — 2010-10. — Sv. 20 , iss. 10 . — S. 3065–3084 . — ISSN 1793-6551 0218-1274, 1793-6551 . - doi : 10.1142/S0218127410027568 . Archivováno z originálu 4. ledna 2022.
  12. ↑ Andrew Adamatzky, Ramon Alonso-Sanz. Přestavba iberských dálnic pomocí slizniček  (anglicky)  // Biosystems. — 2011-07. — Sv. 105 , iss. 1 . — S. 89–100 . - doi : 10.1016/j.biosystems.2011.03.007 . Archivováno z originálu 7. července 2022.
  13. ↑ Vasilis Evangelidis, Michail-Antisthenis Tsompanas, Georgios Ch. Sirakoulis, Andrew Adamatzky. Slizovka napodobuje vývoj římských silnic na Balkáně  (anglicky)  // Journal of Archaeological Science: Reports. — 2015-06. — Sv. 2 . — S. 264–281 . - doi : 10.1016/j.jasrep.2015.02.005 . Archivováno z originálu 8. března 2022.
  14. ↑ Vasilis Evangelidis, Jeff Jones, Nikolaos Dourvas, Michail-Antisthenis Tsompanas, Georgios Ch. Sirakoulis. Stroje Physarum napodobující římskou silniční síť: 3D přístup  //  Scientific Reports. — 2017-12. — Sv. 7 , iss. 1 . — S. 7010 . — ISSN 2045-2322 . - doi : 10.1038/s41598-017-06961-y . Archivováno z originálu 4. ledna 2022.
  15. ↑ Tetsu Saigusa, Atsushi Tero, Toshiyuki Nakagaki, Yoshiki Kuramoto. Améby předvídají periodické události  (anglicky)  // Physical Review Letters. - 2008-01-03. — Sv. 100 , iss. 1 . — S. 018101 . - ISSN 1079-7114 0031-9007, 1079-7114 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.100.018101 .