微小无脑的单细胞生物也可以做出复杂“决定”

微小无脑的单细胞生物也可以做出复杂“决定”
2020年01月09日 09:10 新浪科技
当单细胞生物Stentor roeselii表面接触某些物质时,会迅速收缩摆脱它们。当单细胞生物Stentor roeselii表面接触某些物质时,会迅速收缩摆脱它们。

  新浪科技讯 北京时间1月9日消息,据美国生活科学网站报道,依据最新一项研究,微小无脑的单细胞团可以做出决定,它们能“改变主意”,避免接触刺激性物质。

  一个多世纪前,美国动物学家赫伯特·斯宾塞·詹宁斯对一种叫做Stentor roeselii的相对较大、喇叭状单细胞生物进行试验,结果显示,当他在这些单细胞生物周围释放一种刺激性胭脂红粉末时,观察到单细胞以一种可预见的模式进行反应。他于1906年发表的研究报告《低等生物行为》中描述了单细胞的行为特征。

  Stentor roeselii先试图避开身体周围的粉末,如果该措施无效;它们就会逆转纤毛运动,推开周围的粒子,它的纤毛是实现移动和进食的毛发状突起;如果以上两种情况均无效,该单细胞生物就会迅速收缩,最终如果所有方法都失败,它就会脱落表面碎屑,快速游走。

  在随后几十年里,科学家在多项试验中未能复制这些发现,因此该发现遭到置疑,近期,美国哈佛大学一支研究小组决定再次进行这项老试验,研究报告作者、哈佛大学系统生杰里米·古纳瓦德纳(Jeremy Gunawardena)在一份声明中称,这是一项完全脱离教科书的“臭鼬试验”,这不是任何人能够操作的日常工作。

  经过长期搜寻工作,研究人员从英国供应商获得来自一处高尔夫球场的Stentor roeselii样本,之后船只运送到古纳瓦德纳的实验室,研究小组使用显微镜观察和记录了这些单细胞生物遇到附近刺激物时的行为反应。

  首先,他们尝试释放刺激性胭脂红粉末,21世纪的单细胞生物不像100多年前它们祖先容易被惊扰,研究报告显示,胭脂红粉末是胭脂虫的自然产物,所以自詹宁斯时代以来,胭脂虫成分可能发生了变化,所以研究人员尝试采用另一种刺激物——显微等级塑料球。

  此时实验结果符合之前的预期,Stentor roeselii开始试图避开塑料球,采用的策略与詹宁斯研究报告中的相一致,起初它们的躲避行为并未表现出任何特定的规律,例如:一些单细胞生物会弯曲身体再收缩,而一些只会收缩身体。科学家进行统计分析显示,平均而言,单细胞生物做出决策时通常采用类似的行为规律——在收缩分离或者游走之前几乎总是选择弯曲和改变纤毛方向。

  更重要的是,研究人员发现,如果单细胞生物真到了需要收缩或者分离的阶段,它们选择其中一种行为的概率是均等的。

  古纳瓦德纳说:“它们会先做简单的防御措施,如果遇到不断的外界刺激,它们会‘决定’尝试其他的方法,Stentor roeselii没有大脑,但似乎存在着某种机制,一旦感觉刺激持续太久,就会‘改变主意’。”

  这项发现有助于科学家展开癌症研究,甚至改变我们对自身细胞的认知,古纳瓦德纳说:“细胞并不仅仅是由基因编程来完成任务,它们存在于一个非常复杂的生态系统,在某种程度上相互沟通和协调,对信号做出反应和决策,单细胞生物的祖先曾经统治着远古地球,很可能它们比人们所认知的更加复杂。”目前,这项最新研究报告发表在12月5日出版的《当代生物学》杂志上。(叶倾城)

詹宁斯
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