Chất nhờn kì lạ không có não nhưng có thể "ghi nhớ" nơi tìm thức ăn

P. polycephalum không phải là thực vật, động vật hay nấm mà là một loài amip đơn bào phức tạp của vương quốc nguyên sinh.

Ban đầu trong vòng đời của P. polycephalum, nó tồn tại như một tế bào đơn lẻ với một nhân đơn lẻ, nhưng sau đó nó kết hợp với các tế bào khác để tạo thành một tế bào đơn khổng lồ với hàng triệu nhân bên trong.

Ở giai đoạn plasmodium sinh vật có thể phát triển với diện tích lên đến vài mét vuông. Cơ thể của nó bao gồm một mạng lưới phức tạp các ống liên kết với nhau, sự ép chặt của chúng tạo ra dòng chảy giữa các vùng khác nhau. Mạng này có thể nhanh chóng phát triển và tự tổ chức lại để tối đa hóa.

Năm 2000, nhà nghiên cứu Nhật Bản Toshiyuki Nakagaki của RIKEN đã phát hiện ra rằng P. polycephalum có khả năng giải quyết một mê cung đơn giản để tiếp cận nguồn thức ăn. Kể từ đó, các nhà khoa học đã phát hiện ra một số hành vi giống như trí thông minh kỳ lạ.

Mới đây, các nhà vật lý sinh học Mirna Kramar và Karen Alim thuộc Viện Max Planck ở Đức đã phát hiện ra P. polycephalum sử dụng chính kiến trúc của cơ thể để lưu giữ ký ức về nơi trước đây nó đã tìm thấy thức ăn.

"Chúng tôi đã theo dõi quá trình di cư và kiếm ăn của sinh vật và quan sát thấy dấu ấn riêng biệt của nguồn thức ăn trên mô hình các ống dày hơn và mỏng hơn của mạng lưới rất lâu sau khi cho ăn. Với khả năng tổ chức lại mạng lưới rất năng động của P. polycephalum, sự tồn tại lâu dài của dấu ấn này đã làm dấy lên ý tưởng rằng bản thân kiến trúc mạng có thể phục vụ như ký ức của quá khứ. Tuy nhiên, trước tiên chúng ta cần giải thích cơ chế đằng sau đó", Alim giải thích.

Sử dụng các quan sát bằng kính hiển vi, họ đã nghiên cứu kỹ lưỡng về cách sinh vật tự sắp xếp xung quanh nguồn thức ăn. Sau đó, họ sử dụng mô hình lý thuyết để hiểu những gì đang diễn ra bên trong khuôn chất nhờn trong quá trình đó.

Các nhà nghiên cứu kết luận rằng việc phát hiện ra nguồn thức ăn kích hoạt giải phóng một chất hóa học làm mềm cục bộ thành ống tại nơi chứa thức ăn. Sau đó, điều này kích hoạt các ống giãn ra, trở nên rộng hơn, để đẩy nhanh dòng chảy trong khuôn chất nhờn đến vị trí.

Hóa chất này cũng báo hiệu cho toàn bộ sinh vật biết nơi có thể tìm thấy thức ăn, để chúng có thể di chuyển đến địa điểm đó và tập trung vào việc kiếm ăn.

Các nhà nghiên cứu còn phát hiện P. polycephalum có thể tái hấp thu các bộ phận của cơ thể nếu nó kéo dài các ống thăm dò vào một khu vực không thích hợp hoặc không có gì đáng quan tâm. Nhưng khi nó đã tìm thấy và ăn một bữa ăn bổ dưỡng, những ống dày đó vẫn ở nguyên vị trí để nó có thể nhanh chóng quay trở lại vị trí nếu thức ăn xuất hiện trở lại.

Kramar cho biết: "Quá trình làm mềm dần dần là nơi phát huy những dấu ấn hiện có của các nguồn thực phẩm trước đó và là nơi thông tin được lưu trữ và truy xuất. Các sự kiện cấp liệu trong quá khứ được nhúng vào hệ thống phân cấp đường kính ống, cụ thể là trong cách sắp xếp các ống dày và mỏng trong mạng lưới. Đối với hóa chất làm mềm hiện đã được vận chuyển, các ống dày trong mạng hoạt động như đường cao tốc trong mạng lưới giao thông, cho phép nhanh chóng vận chuyển trên toàn bộ sinh vật. Những cuộc gặp gỡ trước đây in sâu vào kiến trúc mạng có ý nghĩa quyết định về hướng di cư trong tương lai".

Điều đó có nét tương đồng với cách bộ não con người hoạt động. Người ta phải thận trọng khi vẽ các điểm tương đồng giữa nấm mốc và não người, nhưng có một số điểm tương đồng thú vị có thể giúp chúng ta hiểu cách mã hóa thông tin hoạt động trong các loại sinh vật khác nhau.

Trong trường hợp này, các khớp thần kinh, nơi gửi thông tin giữa các tế bào thần kinh, tăng cường khi chúng ta học hỏi và phát triển mạnh hơn khi chúng ta sử dụng chúng, nhưng có thể phát triển yếu hơn nếu chúng ta không làm vậy, điều này gần giống với các ống của tảng chất nhờn, chúng sẽ phát triển dày hơn tại các vị trí của quan tâm, nhưng sẽ chết đi hoặc được tái hấp thu nếu sự hiện diện của chúng không còn hữu ích cho sinh vật.

"Đáng chú ý là sinh vật dựa vào một cơ chế đơn giản như vậy nhưng lại điều khiển nó theo một cách tinh vi như vậy. Những kết quả này cho thấy một phần quan trọng của câu đố trong việc tìm hiểu hành vi của sinh vật cổ đại này đồng thời chỉ ra các nguyên tắc phổ biến cơ bản về hành vi", Alim nói.