Il "blob" può imparare e perfino insegnare
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| Physarum polycephalum (image credit: Audrey Dussutour |
Il Physarum polycephalum è un protista, una muffa unicellulare (leggasi mixomiceto) da alcuni detta anche melma policefala, il che converrete non è un nome accattivante. Molto meglio l'evocativo, e ben poco scientifico, nome cinematografico "blob" anche se a differenza di quest'ultimo, è un organismo completamente terrestre, bruttino certamente da vedersi con il suo colore giallo-melmoso ma almeno dotato di abitudini alimentari meno pericolose (per noi) basato su spore fungine, batteri e altri microbi.
Questi funghi mucillaginosi sono classificati tra i protisti a causa della loro somiglianza con le amebe.
Nota. I protisti sono un gruppo polifiletico di organismi, che comprende tutti gli eucarioti non classificabili come animali, piante o funghi.
Nonostante la loro natura unicellulare, possono raggiungere dimensioni ragguardevoli (nel senso di visibili ad occhio nudo) grazie ad un "trucchetto cooperativo". Quando le riserve alimentari a loro disposizione si riducono, i mixomiceti si aggregano in un'unica massa citoplasmatica (plasmodio) eliminando le membrane cellulari divisorie. Ne consegue che la cellula risultante è di fatto una cellula "di fusione" che può arrivare a contenere più di 100 mila nuclei.
La loro dimensione e facilità di crescita in una piastra di Petri li ha resi quasi subito tra i migliori soggetti di studio da laboratorio. Con risultati sorprendenti per un organismo "senza cervello" (nel senso più generico del termine essendo "solo" cellule, quindi prive di ogni differenziazione tissutale) come evidenziato dalla loro capacità di imparare dall'esperienza.
In un recente articolo pubblicato sulla rivista "Proceedings of the Royal Society B", i biologi del Centro di Ricerca sulle Capacità Cognitive dell'università di Tolosa, hanno ampliato quanto precedentemente scoperto sulla capacità di apprendimento del "blob", con l'osservazione che questi organismi sono in grado di trasmettere ai consimili l'informazione appresa dopo la fusione cellulare.
Il disegno sperimentale è concettualmente semplice e può essere suddiviso in due fasi. Nella prima parte i ricercatori "addestrano" i blob a superare un ostacolo che si frappone tra loro e il cibo; ostacolo costituito da un ponte ricoperto di sostanze innocue ma per loro repellenti come sale, chinino o caffè. Nel giro di alcuni giorni il protista prima in modo cauto e poi senza indugi, passa sopra l'ostacolo per dirigersi verso il cibo.
Nella seconda parte dell'esperimento, si ripete il test dividendo i protisti in tre gruppi: "addestrati" (leggasi, quelli che avevano superato il test); non addestrati; misti.
Nota. I "misti" sono il risultato dell'avere lasciato a contatto per un certo periodo di tempo un protista addestrato con uno non addestrato. Durante questa fase i due organismi si fondono e poi all'occorrenza si separano.
Il risultato del test di attraversamento dell'ostacolo con i primi due gruppi di mixomiceti non destò sorprese; il primo gruppo iniziava "speditamente" l'attraversamento del ponte divisorio mentre il secondo rimaneva esitante sul bordo. La parte interessante venne dall'osservazione del terzo gruppo (misto) che si comportò come se avesse acquisito l'informazione di "non pericolosità" dell'ostacolo dall'essere rimasto in contatto con il primo gruppo. Test successivi dimostrarono che il "passaggio di informazioni" funzionava anche su "blob" costituiti da 4 organismi, di cui solo 1 appartenente al gruppo "addestrato".
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| L'ingrandimento tra N e H mostra il punto in cui avviene lo scambio di informazioni tra un mixomiceto addestrato (H) e uno naive (N). (All credits to David Vogel / articolo su Proc. Biol. Sci) |
Dimostrata la capacità di trasferire le informazioni "esperienziali", rimaneva da capire le modalità con cui questo avvenisse.
Come primo passaggio bisognava misurare il tempo minimo di contatto tra i blob
perché avvenisse il passaggio dell'informazione. Esperimento semplice eseguito rimuovendo gli organismi a tempi successivi, che permise di stimare in 3
ore il tempo minimo. L'analisi al microscopio evidenziò che in questo lasso
temporale si formava un canale tra le due "cellule" entro cui,
verosimilmente, scorreva l'informazione.
Di seguito il video riassuntivo dell'esperimento
Ad oggi è (a mia conoscenza) ancora ignota la natura del messaggio trasferito. L'esperienza mi fa propendere per un regolatore epigenetico del tipo micro-RNA, ben noti per la loro capacità di modificare in modo rapido e reversibile la funzionalità di uno o più geni, e a cascata il comportamento cellulare; nel caso specifico si potrebbe pensare ad un processo di de-inibizione del movimento in seguito al contatto con la sostanza X.
Un'altra domanda che l'esperimento solleva e che sicuramente verrà affrontata dai ricercatori è cosa succederebbe mettendo in contatto due mixomiceti, "addestrati" separatamente per sostanze diverse. In teoria dovrebbe emergere un "blob" con doppia capacità discriminatoria
Altro esempio
"Slime mold form a map of the Tokyo-area railway system" (credit: Harvard Magazine)
Posizionando pezzi di avena su una mappa a nodi che ricrea il sistema di metropolitane di Tokyo, il blob cresce coprendo tutta l'area creando linee di collegamento preferenziali con i nodi sovrapponibile al percorso della metro (minor distanza per andare da un nodo all'altro)
Di sicuro da oggi guarderò alle muffe unicellulari con maggior rispetto.
Fonti
- Direct transfer of learned behaviour via cell fusion in non-neural organisms
David Vogel & Audrey Dussutour, Proc Biol Sci. 2016 Dec 28;283(1845)
- Brainless Slime Can Share 'Learned' Knowledge
CNRS, news
- A single-celled organism capable of learning
CNRS, Press release 2016
- The blob can learn - and teach !
- La memoria spaziale della muffa senza cervello
Le Scienze (2012)
Le Scienze (2012)
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