Czy wiecie, że śluzowce zużyły w UE miliony euro i nieznaną ilość płatków owsianych?

Pocket

W ramach unijnej inicjatywy badany jest hybrydowy biosensor, łącząc ze sobą technologię żywą i cyfrową. Tylko w ten program Unia zainwestowała 100 tysięcy euro. Dlaczego śluzowce Physarium Polycephalum są warte finansowania?

Nie wiemy czy śluzowce są zadowolone z diety opartej na płatkach owsianych. Ale wiemy, że badania nad nimi mogą wspomóc nauki biologiczne, inżynierię i informatykę. Śluzowce są drogą do budowy organizmów o biologiczno-mechanicznej strukturze. Mogą też wpłynąć na bioetykę i odmiennie niż dzisiaj ukształtować relacje człowiek-zwierzęta czy nawet całą etykę środowiska naturalnego. Skoro bowiem śluzowce w jakiś sposób są zindywidualizowane, gromadzą informacje i reagują na bodźce, to prymitywne formy życia na Ziemi mogą być czymś więcej, niż nam się wydawało.

Jeśli nawet te najprostsze organizmy cudzożywe mają cechy osobnicze, to jakie pytania powinniśmy sobie zacząć stawiać w kontakcie z organizmami wysoko zorganizowanymi?

Czym jest śluzowiec?

W serialu ”Discovery”, silnie osadzonym w realiach „Star Trek”, statek przemieszcza się dzięki biologiczno-mechanicznemu napędowi po samoświadomej sieci grzybni obejmującej wszechświaty. Śluzowce nie eksplorują samodzielnie przestrzeni międzygwiezdnych. Mimo to badacze pilnie analizują ich umiejętności a Unia Europejska za to płaci. Dlaczego?

Physarum polycephalum czyli śluzowiec wielogłowy od początku był zagadką. Do niedawna klasyfikowany był jako grzyb. Obecnie jest uznawany za jednokomórkowy organizm cudzożywny.

Śluzowce Physarium są jednokomórkowe, ale duże. Największy egzemplarz gatunku jest największym znanym jednokomórkowcem świata. W roku 1987 w Bonn wyhodowano Physarium wielkości 5,54 m.kw; „Tajemnicze życie grzybów” Roberta Hofrichtera, Prószynski i Spółka 2017). W Polsce największy śluzowiec – Śluźnia siatecznicy okazałej w Dolinie Pośny, w Górach Stołowych ważyła 25 kg i miała średnicę 1,5m.

Śluzowce przemieszczają się i żerują. Wprawdzie nie mają oczywistego centrum organizacyjnego, ale wiedzą dokąd zmierzają i jak ten cel osiągnąć. Co więcej, mają też osobniczą indywidualność.

Dane sugerują, że Physarium polycephalum jest w jakiś sposób w stanie zmierzyć swój rozmiar oraz że może się komunikować. Nie ma układu nerwowego, ale zbiera informacje. Potrafi też dokonać samopomiaru i dostosować ruchy ciała do zadania.

W warunkach laboratoryjnych ich przysmakiem są zwilżone płatki owsiane. Podczas żerowania śluzowiec rozwija się w postaci usieciowanej, żelopodobnej sieci rurek. „Skurcze w ścianach rurek napędzają okresowe przepływy płynu cytoplazmatycznego, które obejmują całą osobę. Przepływy płynów są wysoce skoordynowane, a faza oscylacji jest dostrojona w taki sposób, że istnieje dokładnie jedna długość fali na osobę, niezależnie od jej wielkości” wyjaśniają naukowcy w artykule ”Mechanizm propagacji sygnału u Physarum polycephalum”opublikowanym w PNAS .

Po co nauce śluzowce?

Śluzowce dla nauki odkryli Japończycy. Japoński badacz Toshiyuki Nakagaki udowodnił w roku 2000, że śluzowiec jest w stanie znaleźć najkrótszą drogę przez labirynt. Od tamtego czasu Physalium polycephalum są ciągłym przedmiotem badań. Ich celem, oprócz zastosowań praktycznych, jest odkrycie podstawowych, wspólnych mechanizmów podejmowania decyzji i świadomości. Odnalezienie takich mechanizmów w tak pierwotnym organizmie jak śluzowiec, mogłoby zasadniczo zmienić nasze postrzeganie natury i ewolucji poznania, piszą dla Journal of Physics D: Applied Physics w artykule Physarum polycephalum – nowe podejście do klasycznego systemu badacze z Niemiec.

Badania prowadzone są metodami eksperymentalnymi. Naukowcy z Uniwersytetu Hokkaido(Japonia) obserwowali jak śluzowiec zmierzając do płatków owsianych rozłożonych na planie w miejscu miast otaczających Tokio, rozwija swoją sieć wokół tych punktów. W wyniku eksperymentu naukowcy otrzymali układ odzwierciedlający optymalne połączenia miast torami kolejowymi.

Dzieje się tak, bo Pysarium polycephalum, budując kanały służące do odżywiania, potrafi znaleźć najkrótsza drogę między dwoma punktami oraz buduje dodatkowe połączenia poprzeczne. Powstaje w ten sposób sieć o niewielkiej, łącznej długości, która tworzy optymalne odcinki między wyznaczonymi punktami. Dzięki połączeniom poprzecznym, przypadkowe rozłączenie fragmentu, nie wpływa na efektywność całego układu.

Tak więc Physalium polycephalum daje duże możliwości zastosowań praktycznych. W zamieszczonym w „Sience” artykule „PERSPECTIVE SYSTEMS BIOLOGY – Amoeba-Inspired Network Design” tym razem naukowcy Austriaccy twierdzili, że śluzowiec ma możliwość projektowania optymalnych sieci połączonych urządzeń obliczeniowych oraz połączeń komunikacyjnych i transportowych. Umożliwia też tworzenie z jego udziałem organizmów o mieszanej, bio-mechanicznej strukturze.

Unia kupuje grzybki.

Ta wiedza przekłada się na projekty badawcze. W ramach finansowanego przez UE w latach 2017/2018 projektu PhySense opracowano z udziałem śluzowców bioczujniki. Mają one zastosowanie biomedycynie, badaniach nad lekami, obronnością, badaniach nad bezpieczeństwem środowiska czy żywności.

Przetwornikiem w czujnikach mechanicznych, optycznych i chemicznych opracowanych przez grupę PhySens został właśnie śluzowiec- Physarium pelycefalum. Śluzowiec ten pod wpływem bodźca (np. światła) tworzy unikalny sygnał elektryczny (kombinację częstotliwości i amplitudy oscylacji zewnątrzkomórkowego potencjału elektrycznego). Na jego podstawie można zidentyfikować bodziec oddziałujący na czujnik.

Zespół projektowy udostępnił uniwersytetom, szkołom, ośrodkom badawczym i naukowcom-wolontariuszom technologię biosensoryczną. W ramach projektu prowadzony jest również portal internetowy oraz baza danych, gdzie uczestnicy projektu dzielą się swoimi odkryciami.

To nie pierwszy sukces UWE w Bristolu. W roku 2009 Kierownik obu projektów, profesor Andy Adamatzky z Wydziału Informatyki UWE stworzył amorficznego, niekrzemowego robota biologicznego podobnego do owada. Projekt był kontynuacją wcześniejszych badań nad śluzowcami. Robot mógł wyczuwać i obejmować przedmioty oraz przenosić niewielkie obiekty w wyznaczonym kierunku.

Konstrukcja w warstwie biologiczne została oparty o plazmodium, które jest wegetatywnym stadium śluzowca Physarum polycephalum. “Plazmodium jest w stanie rozwiązywać złożone zadania obliczeniowe, takie jak najkrótsza droga między punktami czy inne logiczne wyliczenia”- wyjaśniał profesor.

Physarium polycephalum motywowano do współpracy płatkami owsianymi rozłożonymi na wilgotnych powierzchniach. Naukowców zaś wspierała finansowo UE.

Może śluzowce nie są samoświadomie i nie latają w kosmos. A może po prostu jeszcze niewiele wiemy o potencjale drzemiącym w komórczakach, pierwotniakach czy grzybach?

Unia Europejska konsekwentnie wspiera badania nad śluzowcami. W latach 2005 -2008 na badania UE przeznaczyła w ramach programu MMCOMNET (Pomiar i modelowanie złożonych sieci w różnych dziedzinach)kwotę około 1.700.000 EUR. Wszystko w ramach “Nowe i pojawiające się nauki i technologie” (NEST) Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE.

Przedmiotem badań było stworzenie sieci połączeń z zachowaniem równowagi między efektywnością a nadmarowością. Takie zaś umiejętności posiadają objęte programem śluzowce. Wystarczy przełożyć między mikro i makro-siecią gromadzone dane. Ogólnym celem programu było opracowanie jednolitego i interdyscyplinarnego zrozumienia dynamicznego zachowania i właściwości funkcjonalnych złożonych sieci w różnych dziedzinach zastosowań w naukach biologicznych, społecznych i inżynierskich. 

Zdjęcia: Agnieszka Wesołowska

One thought on “Czy wiecie, że śluzowce zużyły w UE miliony euro i nieznaną ilość płatków owsianych?

  • 5 stycznia 2021 o 16:11
    Permalink

    “Nie wiemy czy śluzowce są zadowolone z diety opartej na płatkach owsianych” – wczoraj oglądałem film o Blobie, w którymś momencie była wzmianka, że niektóre śluzowce mają jednak jakieś preferencje wybieranej żywności 🙂

    Odpowiedz

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Witryna wykorzystuje Akismet, aby ograniczyć spam. Dowiedz się więcej jak przetwarzane są dane komentarzy.