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有学习能力的单细胞生物

2019-09-10 62粘菌学习记忆

科学家们首次证明,一个没有神经系统的有机体是有学习能力的。来自动物认知研究中心(CNRS/图卢兹大学III -保罗·萨巴蒂尔)的一个团队已经成功地证明了有学习能力的单细胞生物,即原始多头绒泡菌,能够进行一种叫做习惯化的学习。这一发现揭示了进化过程中学习能力的起源,甚至在神经系统和大脑出现之前。它也可能引发其他极端简单生物体的学习能力问题,如病毒和细菌。这些发现发表在2016年4月27日的《英国皇家学会学报B》上。

学习和记忆

学习能力和记忆力是动物世界的关键因素。从经验中学习和相应的适应行为对于生活在波动和潜在危险环境中的动物来说是至关重要的。这种能力通常被认为是具有大脑和神经系统的有机体的特权。然而,单细胞生物也需要适应变化。他们有学习的能力吗?科学家找到了有学习能力的单细胞生物。细菌表现出适应性,但它需要几代人的发展,更多的是进化的结果。因此,一组生物学家试图找到单细胞生物能够学习的证据。他们选择研究原生菌,或粘菌,多头绒泡菌,一种生活在阴凉地带的巨细胞,并被证明具有一些惊人的能力,如解决迷宫,避免陷阱或优化其营养。但直到现在,人们对它的学习能力知之甚少。

研究内容

为了证实粘菌是有学习能力的单细胞生物,科学家进行了为期9天的实验,它们用苦味但无害的物质来挑战这种粘菌的不同群体,这些物质是它们为了找到食物来源而必须经过的。两组被试分别面对一个含有奎宁或咖啡因的“桥”,而对照组只需要通过一个没有被浸泡的桥。起初,这些霉菌不愿意穿过这些苦味物质,但它们逐渐意识到这些苦味物质是无害的——六天之后,它们的行为与对照组一样。因此,细胞在多次接触无害物质后,就学会了不惧怕它,科学家们将这种现象称为“习惯化”。两天没有接触这种苦味物质后,粘菌又恢复了最初的不信任行为。此外,习惯咖啡因的原生生物对奎宁表现出不信任的行为,反之亦然。因此,习惯化显然是特定于特定物质的。

习惯化是一种基本的学习方式,海兔(一种无脊椎动物,也叫海兔)的中就有这种特点。这种学习形式存在于所有动物中,但从未在非神经有机体中观察到。粘液霉菌是地球上植物、真菌和动物的远亲,比人类早5亿年出现在地球上。它还提供了一个机会来研究其他非常简单的生物体的学习类型,如病毒或细菌。

引用

CNRS. "A single-celled organism capable of learning." ScienceDaily. ScienceDaily, 27 April 2016.
www.sciencedaily.com/releases/2016/04/160427081533.htm.

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