Физарум многоглавый — Википедия

Физарум многоглавый
Плазмодий Physarum polycephalum
Научная классификация
Домен: Эукариоты Клада: Амёбозои Тип: Evosea Инфратип: Миксомикота Класс: Миксомицеты Порядок: Физаровые Семейство: Физаровые Род: Физарум Вид: Физарум многоглавый
Международное научное название
Physarum polycephalum Schwein., 1822
Изображения на Викискладе ITIS   181260 NCBI   5791 EOL   1002810 MB   247580

Физарум многоглавый^[1] (лат. Physarum polycephalum) — вид миксомицетов семейства Физаровые. Является распространённым модельным организмом в генетике, физиологии и биохимии, а также одним из наиболее изученных организмов^[2].

Родовое название Physarum образовано от др.-греч. φυσα — «пузырь». Видовой эпитет лат. polycephalum означает «многоголовый»^[3].

Вид получил широкую известность после того, как был представлен в парижском зоопарке, где организм получил название «blob» («слизь», «капля»). Такое имя он получил в честь фильма ужасов «Капля», где инопланетная слизь захватывает целые города, поглощая всё, что попадается по пути^[4][5].

Вегетативная стадия физарума многоглавого представляет собой плазмодий (одну большую клетку со множеством ядер), обладающим ярко-жёлтым или зеленовато-жёлтым цветом. Известны белые штаммы, полученные в лабораторных условиях^[6].

Спороношения представляют собой спорангии на желтоватых полупрозрачных ножках, реже сидячие, слегка удлинённые. На одной ножке располагается по несколько спорангиев, которые образуют структуру, напоминающую по форме сморчок. Жёлтые или беловатые спороношения в высоту достигают до 1,5 мм, каждый отдельный спорангий — до 0,4 мм в диаметре. Перидий однослойный, тонкий, плёнчатый, плотно орнаментирован белыми или желтоватыми чешуйками извести. Гипоталлус красновато-коричневый, незаметный. Капиллиций плотный, достаточно эластичный, из белых или желтоватых угловатых узелков, заполненных известью и соединённых множеством стекловидных трубочек. Споры в массе чёрные, фиолетово-коричневые в проходящем свете, шаровидные, с равномерно утолщенной оболочкой, 9—11 мкм в диаметре. Покрыты мелкими бородавками, образующие по 2—4 споры на видимой части споры^[6].

Образует обширные спороношения на гнилой древесине, часто на плодовых телах базидиомицетов. Формируются спороношения на близлежащих, часто нетипичных субстратах^[6].

Движение плазмодия обеспечивается за счёт взаимодействия актина и миозина при участии ионов Ca^2+[7]. Сокращения этих белков проталкивают цитоплазму тяжей по направлению движения плазмодия. Как и в мышцах животных, работа сократительных белков требует затрат АТФ для преобразования химической энергии в механическую.

Плазмодии физарума многоглавого способны выбирать кратчайшее расстояние между источниками пищи. В экспериментах маленькие кусочки плазмодиев физарума помещали в лабиринт. Когда они заполняли всё пространство лабиринта, у входа и выхода помещали два блока с измельчёнными овсяными хлопьями. В течение четырёх часов цитоплазменные тяжи в тупиковых и более длинных ходах утончались и исчезали. Ещё через четыре часа плазмодий сформировал единственный утолщённый тяж по самому короткому пути между источниками пищи. Авторы работы сделали вывод о наличии у физарума примитивного интеллекта^[8]. Тем не менее в некоторых случаях плазмодии выбирают более длинный путь, так как выбор пути происходит в один шаг, без просчитывания всех возможных решений. Кроме того, поведение миксомицета в лабиринте можно описать в терминах градиента пищевых сигналов^[9].

Схожий эксперимент был проведён в 2010 году. Исследователи поместили плазмодий физарума на карту центральной Японии, в которой на местах, соответствующих 36 крупнейшим городам, расположили источники пищи. В области, соответствующие горам и озёрам, направили свет различной интенсивности, который плазмодий избегает. В поисках пищи миксомицет сначала занял всё свободное пространство, а затем оставил лишь толстые цитоплазматические тяжи, соответствующие железным дорогам. Созданная им транспортная сеть почти полностью повторяла существующую транспортную сеть Японии^[10]. Таким же образом были смоделированы транспортные сети Великобритании^[11], Испании и Португалии^[12], а также Римской Империи на Балканах^[13]. Некоторые авторы предлагают использовать подобное моделирование для поиска ещё не открытых римских дорог^[14].

Плазмодии физарума демонстрируют способность к запоминанию воздействия на них. Так, в эксперименте, проведённом в 2008 году, слизевик поместили на узкую дорожку в инкубатор с контролируемыми температурой и влажностью. Миксомицет мигрировал вдоль дорожки при благоприятных условиях. Затем условия три раза через равные интервалы времени меняли на более сухие и прохладные, что вызывало замедление движения миксомицета. В результате в благоприятных условиях он также замедлял своё движение в тот момент, когда ожидалась следующая стимуляция. Если дальнейшей стимуляции не происходило, физарум «забывал» о ней спустя 2 цикла. Но при её повторении плазмодий вновь замедлялся, ожидая новую стимуляцию^[15].