Một nhóm nấm nhầy (slime mold) màu vàng sống trong môi trường ẩm ướt đang tiếp tục thách thức sự hiểu biết của chúng ta về ý nghĩa của việc đưa ra quyết định.
Nghiên cứu mới đã phát hiện ra rằng Physarum polycephalum, hay còn gọi là nấm nhầy nhiều đầu, sử dụng cơ thể để cảm nhận môi trường trước khi đưa ra quyết định về nơi nó muốn đến. Đây là điều mới nhất trong danh sách ấn tượng về những cách mà sinh vật đơn bào này đã khiến giới khoa học bất ngờ.
Nhà khoa học thần kinh Nirosha Murugan thuộc Đại học Algoma ở Canada cho biết: “Mọi người ngày càng quan tâm đến Physarum vì nó không có não nhưng vẫn có thể thực hiện nhiều hành vi mà chúng ta liên tưởng đến suy nghĩ”.
P. polycephalum là một sinh vật nhỏ bé tò mò. Nó không thực sự là một loại nấm; cũng không phải là động vật hay thực vật. Nó thuộc về protist - cơ bản là sinh vật nguyên sinh không thuộc về ba loại còn lại. Nó sống trong môi trường tối, ẩm ướt như rừng rậm, hỗ trợ quá trình phân hủy chất hữu cơ và tái chế chúng trở lại thành lưới thức ăn.
Physarum bắt đầu cuộc sống của nó với nhiều tế bào riêng lẻ, mỗi tế bào có nhân riêng. Những tế bào này hợp nhất để tạo thành plasmodium, một đơn bào lớn chứa hàng triệu hoặc thậm chí hàng tỷ hạt nhân bơi trong chất lỏng tế bào chất. Đây là giai đoạn sinh dưỡng của cuộc sống, trong đó sinh vật nguyên sinh di chuyển, kiếm ăn và phát triển.
Đây cũng là giai đoạn P. polycephalum thể hiện một số hành vi tò mò. Các nhà khoa học đã quan sát nó giải quyết các mê cung và ghi nhớ các chất mới trong nhiều tháng. Nó cũng có thể nhớ những nơi mà trước đây nó đã tìm thấy thức ăn và chia sẻ ký ức với các phần khác của nấm nhầy. Đó là điều khá khó tin đối với một thứ không có não hoặc hệ thần kinh.
Hầu hết các nghiên cứu trước đây đều liên quan đến một số loại kích thích, chẳng hạn như một loại hóa chất mà nguyên sinh vật không thích, ánh sáng hoặc phần thưởng thức ăn. Muruga và nhóm của cô muốn biết P. polycephalum đưa ra quyết định như thế nào khi không có những dấu hiệu này, chỉ dựa trên môi trường vật lý của nó, vì vậy họ đã thiết kế một thí nghiệm để tìm hiểu.
Hầu hết các nghiên cứu trước đây đều liên quan đến một số loại chất kích thích, chẳng hạn như một loại hóa chất mà nguyên sinh vật không thích, ánh sáng hoặc phần thưởng thức ăn. Muruga và nhóm của cô muốn biết P. polycephalum đưa ra quyết định như thế nào khi không có những dấu hiệu này, chỉ dựa trên môi trường vật lý của nó, vì vậy họ đã thiết kế một thí nghiệm để tìm hiểu.
Họ đặt các mẫu P. polycephalum vào đĩa petri, trên một lớp gel trơn. Trên một phía của đĩa, một đĩa thủy tinh nhỏ được đặt. Phía đối diện, ba đĩa thủy tinh được đặt cạnh nhau. Các đĩa được đặt trong phòng tối - nơi ưa thích của nấm nhầy.
Trong khoảng 12 giờ đầu tiên, P. polycephalum phát triển đồng đều theo mọi hướng. Sau đó, đến mốc 24 giờ, 70 phần trăm các mẫu đều phát triển về phía ba đĩa thay vì một đĩa.
Thử nghiệm sâu hơn cho thấy nhiều điều kỳ lạ hơn. Khi ba đĩa được xếp chồng lên nhau, thay vì cạnh nhau, nấm nhầy sẽ mất đi sự ưa thích của nó, phát triển về phía này hoặc phía kia với tỷ lệ gần như nhau. Điều này dường như cho thấy rằng không phải chỉ khối lượng gây ra sự ưa thích của nấm nhầy cho ba đĩa đặt cạnh nhau.
Yếu tố bổ sung đã được tiết lộ bằng mô hình máy tính. Khi đặt cạnh nhau trên gel agar, ba đĩa cạnh nhau khiến gel biến dạng khác với khi được đặt chồng lên, giống như ba quả nặng đặt cạnh nhau trên tấm bạt lò xo sẽ gây ra biến dạng khác với một chồng tạ xếp lên nhau.
Nhóm nghiên cứu đã xác định rằng biến dạng này chính là thứ mà P. polycephalum hướng tới.
"Hãy tưởng tượng rằng bạn đang lái xe trên đường cao tốc vào ban đêm và tìm kiếm một thị trấn để dừng chân. Bạn thấy hai cách sắp xếp ánh sáng khác nhau ở đường chân trời: một điểm sáng duy nhất và một điểm kém sáng hơn nhưng có nhiều ánh đèn. Trong khi điểm duy nhất là sáng hơn, cụm điểm sáng lên một khu vực rộng hơn có nhiều khả năng sẽ là một thị trấn”, kỹ sư Richard Novak của Viện Wyss cho biết.
Vì P. polycephalum không có hệ thần kinh, làm thế nào mà nấm nhầy có thể cảm nhận được sự khác biệt nay. Hóa ra, nó liên quan đến chuyển động của sinh vật và giao tiếp bên trong.
Tế bào chất bên trong P. polycephalum không tĩnh mà di chuyển theo xung. Các tĩnh mạch co lại để hoạt động như một máy bơm nhu động, đẩy chất lỏng từ vùng này sang vùng khác. Các động vật khác, chẳng hạn như động vật có vú, có các phân tử được gọi là protein TRP trong màng tế bào của chúng có thể phát hiện sự kéo căng.
Vì vậy, các nhà nghiên cứu quyết định cho P. polycephalum dùng thuốc chẹn TRP để xem điều gì sẽ xảy ra.
Chúng mất khả năng phân biệt giữa một đĩa thủy tinh và ba đĩa thủy tinh cạnh nhau. Trong một thử nghiệm mới, 71% các mẫu di chuyển về cả hai mặt của đĩa petri. Điều này cho thấy rằng một cái gì đó giống như protein TRP đang hoạt động trong P. polycephalum.
Nhà sinh vật học Mike Levin thuộc Viện Wyss cho biết: "Nghiên cứu này ở Physarum đưa ra một mô hình mới... để khám phá những cách thức mà quá trình tiến hóa sử dụng vật lý để thực hiện nhận thức nguyên thủy thúc đẩy hình thức và chức năng”.
Tham khảo: ScienceAlert