Zdumiewające IQ pierwotniaków

Sprytna galareta i kumaty olej
Kilka eksperymentów na nowo rozbudziło dyskusję o istocie inteligencji. Czy może ją przejawiać prosty organizm podobny do ameby, a nawet tłuszcz?
Śluzowiec - bardzo inteligentny drapieżnik mikroświata
EAST NEWS

Śluzowiec - bardzo inteligentny drapieżnik mikroświata

Historia ta ma kilkoro ­bohaterów. Japońskich uczonych, którzy wpadli na pomysł nietuzinkowych i brzemiennych w zaskakujące wnioski badań. Dziwnego żółtego galaretowatego stwora. Wreszcie polskiego chemika. A wszystko dzieje się w scenerii labiryntu.

Całe zamieszanie zaczęło się 10 lat temu artykułem w „Nature”. Jego autorem był dr Toshiyuki Nakagaki z Bio-Mimetic Research Center w Nagoi (dziś pracuje jako profesor w Hokkaido University). Japończyk wpadł na oryginalny pomysł posłużenia się w eksperymencie dość niezwykłym stworzeniem – tzw. śluzoroślą (inaczej śluzowcem), należącym do gatunku Physarum polycephalum. Ten zaliczany obecnie do grona pierwotniaków organizm kiedyś uważany był za roślinę albo przedstawiciela królestwa grzybów – przejawia bowiem cechy charakterystyczne dla tych trzech grup organizmów.

Śluzowce rodzą się z zarodników, początkowo przyjmując postać przypominających amebę tzw. pełzaków (albo pływaków). Na kolejnym etapie życia zmieniają się w mniej ruchliwą galaretowatą śluźnię. Są dziwnymi organizmami, ponieważ całe ich ciało to właściwie jedna wielka komórka, wypełniona głównie plazmą. Śluźnia potrafi się przemieszczać i tworzyć przypominające rurki wypustki, które wysuwa w kierunku pożywienia. Dzięki temu umie pobierać substancje odżywcze z kilku źródeł naraz. Jej pokarm stanowią inne pierwotniaki, bakterie, grzyby oraz glony. Dlatego niektórzy widzą w śluzowcach drapieżniki mikroświata. Te proste organizmy, mimo że nie mają układu nerwowego, potrafią reagować np. na światło (unikają go) lub temperaturę.

Rurki z kremem

Toshiyuki Nakagaki wpadł na pomysł, by ów dziw natury umieścić w labiryncie, który ma dwa wyjścia, a przy każdym z nich przysmaki śluźni. Początkowo pierwotniak wypełnił ów labirynt całym sobą, ale później pozostawił jedynie rurki łączące go z pożywieniem. Nie byłoby w tym nic ciekawego, gdyby nie fakt, że rurki te ułożyły się tylko na jednej z czterech możliwych dróg łączących oba wyjścia z labiryntu. I – co bardzo istotne – najkrótszej.

Jak to możliwe, by jednokomórkowy organizm potrafił dokonać takiej rzeczy? A może komórki w jakiś nieznany sposób integrują sygnały napływające z zewnątrz i reagują na nie? Japoński uczony poszedł jeszcze dalej, tytułując swój artykuł „Inteligencja: pokonywanie labiryntu przez pierwotniaka” i sugerując, że być może powinniśmy zrewidować nasze ssaczocentryczne nastawienie – wszak jak dotąd byliśmy skłonni dostrzegać przejawy inteligentnych zachowań (poza nami samymi) jedynie u małp czy delfinów (może do tej listy ktoś dorzuciłby jeszcze niektóre ptaki, np. przedstawicieli krukowatych).

Rewelacje Nakagakiego i prowokacyjne pytania o istotę inteligencji początkowo nie doczekały się poważnego potraktowania. W 2008 r. spotkał go bowiem wątpliwy zaszczyt otrzymania IgNobla (czyli anty-Nobla). Japończyk nie zraził się tym, fatygując się do Bostonu po odbiór nagrody, a w czasie krótkiego wykładu spokojnie tłumaczył, na czym polega znaczenie jego eksperymentów.

W tym samym roku Nakagaki opublikował kolejną pracę o śluzowcu. Tym razem przez pierwsze 10 minut każdej godziny poddawał go działaniu zimna i suchego powietrza. Pierwotniak niemal zastygał wówczas w bezruchu (to typowa reakcja na niesprzyjające warunki środowiska). Po kilku razach naukowcy przestali obniżać temperaturę i wilgotność powietrza. Mimo to śluzowiec nadal co godzinę zastygał, jakby przewidując nadchodzącą zmianę panujących wokół niego warunków. Po pewnym czasie wracał jednak do normalnego funkcjonowania. Wówczas wystarczało jeden raz schłodzić i osuszyć powietrze, by pierwotniak natychmiast przypomniał sobie, czego się wcześniej nauczył – znów co godzinę zwalniał swoje ruchy. Czyżby ten prosty organizm miał jakąś zdolność zapamiętywania? W wypowiedziach sprzed dwóch lat Nakagaki mówił: „Dzięki długotrwałej pracy ze śluzowcami miałem przeczucie, że po raz kolejny okażą się bystrzejsze, niżbyśmy się spodziewali”.

Inżynier pierwotniak

Kolejna odsłona tej historii nastąpiła w tym roku – na łamach tygodnika „Science” opublikowany został artykuł grupy brytyjskich i japońskich uczonych, wśród których nie mogło zabraknąć Toshiyuki Nakagakiego. No i oczywiście Physarum polycephalum w roli głównej. I tym razem przed pierwotniakiem postawiono wymyślne zadanie. Na planszy dokładnie odwzorowującej rejon Tokio położono przysmaki śluzowca – w tych miejscach, gdzie znajdują się miasta. Po upływie dnia pierwotniak utworzył pomiędzy nimi połączenia (przeszkody, takie jak góry, też się pojawiły na planszy, tyle że w postaci podświetlonych miejsc, których śluzowiec nie lubi i unika). Gdy porównano je z systemem połączeń kolejowych w tokijskiej aglomeracji, okazało się, że obydwie sieci są niemal identyczne. To wyjątkowo ciekawe, bo rejon Tokio uchodzi za najlepiej rozplanowany pod względem transportu kolejowego. Inżynierowie długo głowili się, jak efektywnie połączyć między sobą miasta. Śluzowiec rozwiązał ten problem w 26 godz.

Eksperyment z tokijskim systemem kolejowym powtórzyli uczeni z University of the West of England, tyle że w odniesieniu do Anglii. Tym razem pierwotniak stworzył – również z sukcesem – sieć najkrótszych połączeń autostradowych pomiędzy Londynem i innymi miastami. Autorzy pracy opublikowanej w „Science” uważają, że podpatrywanie tego prostego stworzenia może pomóc szybciej projektować efektywne sieci połączeń. Dlatego opracowali algorytm matematyczny, dzięki któremu można naśladować pierwotniaka.

W jaki sposób Physarum polycephalum dokonuje powyższych cudów, na razie nie bardzo wiadomo. I właściwie taką konkluzją należałoby zakończyć tę historię. Jednak pojawia się w niej jeszcze jedna postać – polski uczony prof. Bartosz Grzybowski, absolwent Yale i Harvardu, obecnie pracujący w Nothwestern University. Otóż wpadł on na pomysł, by posiadający dwa wyjścia labirynt wypełnić wodą. Przy jednym z nich umieścić kroplę tłuszczu zawierającą kwas 2-heksylodekanowy (czyli np. olej palmowy), a przy drugim żel nasączony kwasem. Skutek eksperymentu jest taki, że kropla – po niemal najkrótszej drodze – sama pokonuje labirynt, podążając w kierunku wyjścia z żelem. Prof. Grzybowski opisał to doświadczenie w „Journal of the American Chemical Society”.

Artykuł został szybko zauważony przez redakcję znanego na świecie tygodnika popularnonaukowego „New Scientist”. Zamieszczony przez nią na YouTube krótki film pokazujący, co potrafi zrobić zwykła kropla tłuszczu, został dotąd obejrzany ponad 53 tys. razy. Widać na nim, jak zabarwiona na czerwono kropla, gdy wejdzie w złą alejkę labiryntu, zatrzymuje się, jakby się zastanawiała, cofa i podąża właściwą drogą. Eksperyment Polaka stał się dla „New Scientist” pretekstem do napisania dłuższego tekstu, w którym głos zabierają uczeni zajmujący się problemem inteligencji. Debata to dość hermetyczna, ale w skrócie można ją podsumować tak: jedni uważają, iż da się znaleźć wspólne elementy zachowania komórek nerwowych i kropli tłuszczu, a inni temu zaprzeczają.

27 inteligencji

Sam prof. Grzybowski jest tą dyskusją zaskoczony. – To trochę naciągane rozważania – mówi. – Żel nasączony kwasem zmienia pH wody i stanowi bardzo słabiutki sygnał chemiczny dla kropli tłuszczu zawierającej kwas. Na skutek tego na jej powierzchni tworzą się pewne napięcia. Efekt jest taki, że ma ona – mówiąc obrazowo – przyczepione jakby dwa koła napędowe, każde ciągnące w swoją stronę, tyle że to z przodu kropli jest mocniejsze i dlatego może się ona poruszać. Ale w jaki sposób wybiera najkrótszą drogę w labiryncie? – Odpowiedź jest prosta: statystycznie największe stężenie kwasu uwalnianego przez żel znajduje na najkrótszej trasie w labiryncie – mówi Grzybowski. Jednocześnie przyznaje, że nie interesowała go żadna rzekoma inteligencja kropli tłuszczu. Cel jego eksperymentu był zupełnie inny – potencjalne zastosowania w medycynie. Komórki rakowe mają bowiem trochę niższe pH (tak jak żel w labiryncie) niż te zdrowe. Gdyby więc udało się znaleźć chemiczny wehikuł, który dostarczyłby precyzyjnie lek do tkanek nowotworowych, to np. nie musielibyśmy zatruwać całego organizmu podczas chemioterapii.

A co prof. Grzybowski sądzi o eksperymentach ze śluzoroślą? – To bardzo ciekawe doświadczenia, ale byłbym ostrożny, używając w dyskusji słowa inteligencja. Czasami szukamy skomplikowanych wyjaśnień zjawisk, które tak naprawdę mogą mieć proste przyczyny.

Jaki morał płynie z tej historii? Czy rzeczywiście jednokomórkowy organizm i kropla tłuszczu powinny nas zmusić do głębszego zastanowienia nad pojęciem inteligencji? Otóż problem w tym, że ów termin nie jest jednoznaczny. Ktoś wyliczył, iż w literaturze przedmiotu można spotkać aż 27 odrębnych klas naukowej definicji inteligencji. Gdyby więc np. pójść tropem Jeana Piageta, nieżyjącego już słynnego szwajcarskiego psychologa, chyba należałoby przypisać inteligencję zarówno śluzowcom, jak i kroplom tłuszczu. Według niego bowiem, jest to po prostu zdolność rozwiązywania problemów, a taką było pokonanie labiryntu czy utworzenie najkrótszych połączeń między wieloma punktami (miastami).

Wielu uczonych w swoich definicjach podkreśla jednak udział celowego działania, racjonalnego myślenia i twórczej, a nie mechanicznej, obróbki informacji. Jeśli mają rację, to inteligencja cechowałaby jedynie niektóre zwierzęta, a być może nawet wyłącznie ludzi. Choć więc śluzowce zadziwiają uczonych, pokazując, jak efektywnie wyznaczać trasy pociągów, nasza pozycja jako inteligentnych istot pozostaje raczej niezagrożona.

Czytaj także

Co nowego w nauce?

W nowej POLITYCE

Zobacz pełny spis treści »

Poleć stronę

Zamknij
Facebook Twitter Google+ Wykop Poleć Skomentuj

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną