PRL：单细胞生物记忆揭示智慧起源

科学家在多头绒泡菌身上发现了原始的学习和记忆能力（图片来源：EYE OF SCIENCE/SPL）

学习和记忆能力是智慧的根本。日本科学家的一项最新研究，首次在一种原生质粘菌（protoplasmic slime，单细胞生物，但具有多个细胞核）中发现了记忆能力和神经活动性。该研究成果有望揭示智慧和智力的最初起源。相关论文发表在最新一期的《物理评论快报》（PRL）上。
 
日本北海道大学的Toshiyuki Nakagaki和同事曾经证实，阿米巴门菌能够穿过迷宫，解决很简单的谜题。而在最新的研究中他们发现，当对一种名为多头绒泡菌（Physarum polycephalum）的阿米巴门原生质粘菌施加一系列周期性刺激后，它能够学会其中的变化模式并能够按照预期，在下一次刺激到来之前改变自身的行为。更重要的是，研究人员发现即使当刺激停止，这一记忆仍会在多头绒泡菌体内维持数个小时。
 
多头绒泡菌在室温下有固定的移动速度。不过，当环境湿度降低时，它的移动速度就会变慢。研究人员正是利用这一特点，对多头绒泡菌的学习和记忆能力进行了研究。当多头绒泡菌在干燥空气中连续待了三个小时后，它会在接下来的第四个小时内减慢速度，无论这时的环境是否真的干燥。这种预期的行动减慢有时甚至能够持续两到三个小时。研究人员发现，刺激周期时间从1小时变至1.5小时会得到相同的结果。
 
实际上，三个小时后，如果不再施加干燥刺激，多头绒泡菌的预判就会慢慢减退。不过，当研究人员在6小时后重新施加一个干燥“脉冲”，多头绒泡菌会按照此前记忆中的节律来期待又一个慢速周期。
 
与其它生物一样，原生质粘菌也有内嵌的生物化学振荡机制，就好比人类的生物钟。这种振荡能在它们体内产生周期性的环境压力响应，从而有助生物体调节自身运动。研究人员认为，多头绒泡菌的可变周期感知能力源于菌群中不同生物化学振荡器能够以连续的频率范围工作。
 
新的研究结果有望揭示智力的最初起源，即能够意识到并学习任何外界节奏事件的机制。
 
（《物理评论快报》（PRL），100, 018101 (2008)，Tetsu Saigusa, Atsushi Tero, Toshiyuki Nakagaki, and Yoshiki Kuramoto）
 
 
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