這些無腦生物有720個性別，它們還知道知識共享和自我犧牲

作者 美圖君

見過這個嗎？吃起來苔蘚味的生物，它叫黏菌。

黏菌是一種原生生物，全球都有分布，它們不是真菌，也不是動物。老實說，直到現(xiàn)在科學家們還是不確定應該把它們放在進化樹的哪根枝條上。

不過不要小看這些神秘而原始的單細胞生物。我們之前介紹過，人類花百年規(guī)劃設計的鐵路網(wǎng)，這些無腦黏菌26小時就搞定了。

普林斯頓大學的生物學家 John Bonner 研究黏菌已經(jīng)70年了，是這個領域的重要學者之一。他說，黏菌看起來不過是“套在黏糊糊的外殼里的阿米巴蟲”，但實際上卻有超乎想象的智慧。研究黏菌70年后，Bonner 認為人類從黏菌身上還可以學到很多。

巴黎自然歷史博物館（Paris Museum of Natural History）的館長 Bruno David 也表示：“黏菌是自然界最神秘的生物之一。它們沒有腦子但卻可以學習，如果你把2個黏菌融合，其中一個會學習另外一個的知識?！?/p>

比如，在2016年發(fā)表在《皇家學會報告B》上的一項實驗中，法國國家科學研究中心的研究人員讓2000多個多頭絨泡菌（Physarum polycephalum）這種黏菌學習過橋。橋上涂有黏菌討厭的苦味咖啡因，因此不是餓極了的話黏菌不會往橋上走。

多頭絨泡菌進食

但是研究人員讓黏菌挨餓，因此這些黏菌被迫爬過苦味大橋，到對岸找吃的。而這種忽略看起來有害，實際無害的信息的能力，就是一種基本學習能力——習慣化（Habituation）。

接著，研究人員把這個學會過橋的黏菌和其他沒有過橋經(jīng)驗的多頭絨泡菌融合，然后分開。結果你猜這么著？新手黏菌雖然沒有學習經(jīng)驗，但是和老手合體再分開后，也知道不用怕涂有苦味咖啡因的大橋。

不僅如此，多頭絨泡菌這種黏菌還具有空間記憶。因為多頭絨泡菌的智能，英國南安普敦大學的機器人研究者 Klaus-Peter Zauner 還曾經(jīng)讓多頭絨泡菌駕駛機器人，它能讓機器人躲避燈光。

黏菌還挑戰(zhàn)了性別最多只有2個的成見。

比如，黏菌多頭絨泡菌有差不多720個性別。

為什么會有720個性別？

是這樣的，Bonner 指出，黏菌集群的時候，大家的細胞核會匯集成一個整體——異核（heterocaryon），接著進行減數(shù)分裂，產(chǎn)生單倍體孢子。

孢子隨風飄走。如果落到潮濕的環(huán)境里，黏菌孢子會變成變形蟲細胞（amoeboid cells）；如果落到水里，孢子會萌發(fā)成鞭毛細胞（flagellates）。這些單倍體細胞類似于精子和卵子，它們也可以融合，產(chǎn)生類似有性生殖的行為（產(chǎn)生二倍體細胞核）。

黏菌的集群

@John Bonner

但是，決定它們是否能融合的，是它們的性別。

多頭絨泡菌的孢子的性別是線粒體DNA（線粒體里的DNA，和細胞核內(nèi)的DNA不同）上的3個基因matA、matB、matC決定的，而這3個基因有不同的版本（等位基因）。

matA有16個版本（16個等位基因），matB有15個，matC有3個，因此16*15*3共有720個性別。

就和人類男女配對一樣，只有當這3個基因都不同時，兩個多頭絨泡菌的孢子（單倍體）發(fā)育成的細胞才會融合，替代有性生殖。比如matA1就不能和matA1配對，只能和其他15種配對。

多頭絨泡菌的繁殖——長出了孢堆果

再來看看盤基網(wǎng)柄菌（Dictyostelium discoideum）這種黏菌有趣的集群和生殖行為。

在食物（細菌）充足的時候，盤基網(wǎng)柄菌這種黏菌就自顧自吃飯和繁殖。

食物充足時的盤基網(wǎng)柄菌

@Jeremy Pickett-Heaps

但是一旦食物匱乏，它們的行為就會發(fā)生巨大的變化。

盤基網(wǎng)柄菌會釋放出一種激素（環(huán)腺苷酸），這種激素會催生集群行為，使附近的黏菌朝著激素的方向涌來，并開始跳集體廣場舞。

很快，大量黏菌都加入到這種集體廣場舞中，并開始同步運動。集合起來后，黏菌就形成了假原生質(zhì)團（pseudoplasmodium），然后就可以進行遷徙。

盤基網(wǎng)柄菌形成的假原生質(zhì)團

@CAROLINA BIOLOGICAL SUPPLY

當然，也有一些掉隊的，慘慘慘——

與此同時，假原生質(zhì)團開始變形，它們開始變得像鼻涕蟲，一邊蠕動一邊尋找新的棲息地。在尋找新的定居地點的時候，它們也會像真的鼻涕蟲那樣，留下一條黏糊糊的痕跡。

如果兩個假原生質(zhì)團相遇，它們可能會再次合體。

如果環(huán)境不適宜生存，這些假原生質(zhì)團會開始一種更為神奇的行為，它們開始變形成蘑菇一樣的東西。這是黏菌繁殖的最后階段——孢堆果，類似于蘑菇進行繁殖的子實體。

假原生質(zhì)團變成孢堆果

而在這最后階段，原本各自為政的黏菌們開始自發(fā)向3條不同的道路分化，形成3類不同的細胞，一類成為“蘑菇”的基部，一部分長成了柄，一部分長成了頂部的圓球。

而從這個過程中我們知道，黏菌還知道利他和自我犧牲。

因為形成柄和基部的那20%黏菌自我犧牲掉了，它們不會留下后代。而只有長在頂端的那些黏菌會變成球狀，釋放出孢子，繁衍后代。

當然，成為了柄和基的黏菌也可能被同伴背叛。一些研究發(fā)現(xiàn)，某些變成了孢堆果頂部的網(wǎng)柄菌會產(chǎn)生更多的孢子，用自私回報了別人的好意。

@John Bonner

如果你要自己養(yǎng)黏菌，世界上大部分地區(qū)的森林里都能找到它們的蹤影。它們適宜的生存溫度是19-25攝氏度，相對濕度在80-100%之間比較好，最喜歡的木頭是相思樹，橡木和栗樹的木頭。它們很怕光，所以大太陽下一般看不到。

想想看，黏菌上個公廁有多難？720個廁所要一間間鑒定自己的性別能不能上...