این لغزنده و خزنده عجیب و غریب هوشمند درک ما از هوش را دوباره تعریف میکند

منتشر شده در sciencealert به تاریخ ۱۲ ژوئن ۲۰۲۱
لینک منبع: This Weirdly Smart, Creeping Slime Is Redefining Our Understanding of Intelligence

تصور کنید که شما در جنگل قدم می‌زنید، و روی کنده سقوط کرده با پایتان غلت می‌زنید. در زیر آن، چیزی مرطوب و زرد وجود دارد-کمی شبیه چیزی است که شما ممکن است عطسه کرده باشید، اگر چیزی موز زرد بود و خود را در شاخه‌های فرکتالی زیبا پخش می‌کرد.

چیزی که شما به آن نگاه می‌کنید، شکل پلاسمودیوم از فیزاریوم پلی‌سفالوم، قالب لجن چند سر است. همانند دیگر قالب‌های لجن که در طبیعت یافت می‌شوند، یک نقش اکولوژیکی مهم را پر می‌کنند و به تجزیه مواد آلی در بازیافت مواد غذایی در شبکه غذایی کمک می‌کند.

این موجود زنده کوچک عجیب و غریب مغز و یا سیستم عصبی ندارد.بدن زرد و لکه دار آن فقط یک سلول است. این گونه کپک‌های لجن در زیستگاه‌های مرطوب و درحال پوسیدگی، کم و بیش بدون تغییر، برای یک میلیارد سال رشد کرده‌اند.

و در دهه گذشته، نحوه تفکر ما درباره شناخت و حل مساله تغییر کرده‌است.

آدری دوسوتور زیست‌شناس از مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه می‌گوید: «من فکر می‌کنم این همان انقلابی است که زمانی رخ داد که مردم متوجه شدند گیاهان می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.»

حتی این میکروب‌های کوچک هم می‌توانند یاد بگیرند. این کار به شما کمی فروتنی می‌دهد.

قارچ P. polycephalum معروف به"The Blob" توسط دوسوتور - دقیقاً نادر نیست. آن را می توان در محیط‌های تاریک، مرطوب و خنک مثل برگ در کف جنگل یافت. این بسیار عجیب است، اگر چه به آن کپک می‌گوییم ولی در حقیقت قارچ نیست. این حیوان یا گیاه نیست، بلکه عضوی از پادشاهی پروتستان است - نوعی صید همه گروه‌ها برای هر چیزی که به طور مرتب در سه پادشاهی دیگر طبقه‌بندی نشود.

زندگی خود را به اندازه بسیاری از سلول‌های فردی که هر کدام یک هسته دارند، آغاز می‌کند. سپس با هم ادغام می‌شوند تا پلاسمودیوم را شکل دهند، مرحله زندگی رویشی که در آن ارگانیسم تغذیه و رشد می‌کند.

در این شکل، که در رگ‌ها برای جستجوی غذا و کشف محیط اطراف آن جریان می‌یابد، هنوز یک سلول واحد است، اما شامل میلیون‌ها یا حتی میلیاردها هسته است که در مایع سیتوپلاسمی که در غشای زرد روشن محصور شده‌است، شنا می‌کنند.

شناخت بدون مغز

مثل تمام موجودات زنده، فیزاریوم پلی‌سفالوم باید قادر به تصمیم‌گیری در مورد محیط خود باشند. باید به دنبال غذا باشد و از خطر دوری کند. باید شرایط ایده‌آل برای چرخه تولید مثل خود را پیدا کند. و اینجاست که دوست زرد ما خیلی جالب می‌شود. پی. پلی‌سفالوم سیستم عصبی مرکزی ندارد. حتی بافت‌های ویژه‌ای هم ندارد.

با این وجود می‌تواند معماهای پیچیده‌ای مانند پیچ ​​و خم‌های هزارتوی را حل کند و مواد جدیدی را بخاطر بسپارد. کارهایی که ما قبلا فکر می‌کردیم فقط حیوانات می‌توانند انجام دهند.

بدیهی است که ما در مورد شناخت بدون مغز صحبت می‌کنیم، اما بدون هیچ نرونی. زیست‌شناس کریس رید از دانشگاه مکوری در استرالیا به ساینس آلرت می‌گوید که ساز و کارهای اساسی، کل چارچوب معماری که چگونه با اطلاعات سر و کار دارد، کاملا با روشی که مغز شما کار می‌کند متفاوت است،

با فراهم کردن همان چالش‌های حل مساله که ما به طور سنتی به حیوانات دارای مغز داده‌ایم، می‌توانیم ببینیم که چگونه این سیستم اساسا متفاوت، ممکن است به یک نتیجه برسد. اینجاست که مشخص می‌شود برای بسیاری از این چیزها-که ما همیشه فکر می‌کردیم به یک مغز یا نوعی سیستم پردازش اطلاعات بالاتر نیاز داریم-همیشه لازم نیست.

پی. پلی‌سفالوم برای علم شناخته شده‌است. چند دهه پیش، همانطور که هانس گونتر دوبرینر فیزیکدان دانشگاه برمن در آلمان توضیح می‌دهد، «اسب کار زیست‌شناسی سلولی» بود. به راحتی می‌شد آن را همانندسازی کرد و نگه داشت و مطالعه کرد.

با این حال، با تکامل جعبه‌ابزار تجزیه و تحلیل ژنتیکی ما، ارگانیسم‌هایی مانند موش‌ها یا رده‌های سلولی مانند هلا بر این امر چیره شدند و پی. پلی‌سفالوم در کنار جاده سقوط کرد.

در سال ۲۰۰۰، توشییوکی ناکاگاکی زیست‌شناسی از RIKEN در ژاپن این کوچولو را از بازنشستگی نجات داد-و نه برای زیست‌شناسی سلولی. مقاله او، که در Nature منتشر شده بود، عنوان «حل پیچ و خم توسط ارگانیسم آمیبوئید» را داشت- و این دقیقا همان کاری است که پی.پلی‌سفالوم انجام داد. ناکاگاکی و تیمش در طرفی یک تکه از پلاسمودیوم قرار داده بودند، در طرف دیگر جایزه غذایی (جو دوسر، از آنجا که P. polycephalum عاشق باکتری جو دوسر است)، و اتفاقات رخ داده را تماشا کردند.

نتایج بسیار خیره‌کننده بودند. این موجود عجیب و غریب کوچک سلولی موفق شد سریع‌ترین مسیر را در هر هزارتو که به سمت آن پرتاب می‌شد، پیدا کند.

رید می‌گوید: «این امر موجی از تحقیقات را به سمت این سوق داد که با چه انواع دیگری از سناریوهای سخت‌تر می‌توانیم کپک لجن را آزمایش کنیم.»

در واقع، همه آن‌ها به طریقی غافلگیر کننده بوده‌اند، و محققان را در مورد نحوه اجرای واقعی کپک لجن شگفت‌زده کرده‌اند. همچنین برخی محدودیت‌ها را آشکار کرد. اما به طور عمده، این سفر اکتشافی در مورد این است که چگونه این موجود ساده می‌تواند کارهایی را انجام دهد که همیشه به آن‌ها داده‌شده و تصور می‌شود قلمرو موجودات برتر هستند.

شگفتی‌های بسیار

ناگاکی مترو توکیو را بازسازی کرد، با گره‌های ایستگاه که با جو دوسر علامت‌گذاری شده بودند؛ پی. پلی‌سفالوم آن را دقیقا بازسازی کرد -به جز نسخه کپک لجن که برای آسیب دیدن قوی‌تر بود، که در آن اگر یک لینک قطع می‌شد، بقیه شبکه می‌توانست ادامه دهد.

با این حال، گروه دیگری از محققان دریافتند که متخصص می‌تواند به طور موثر مساله فروشنده دوره‌گرد را حل کند، یک کار ریاضی پیچیده نمایی که برنامه نویسان به طور معمول از آن برای تست الگوریتم‌ها استفاده می‌کنند.

در اوایل سال جاری، گروهی از محققان متوجه شدند که پی.پلی‌سفالوم می‌تواند جایی را که قبلا براساس ساختار سیاهرگ‌ها در آن منطقه غذا پیدا کرده‌است، «به خاطر داشته باشد». این کار پس از تحقیق قبلی از دوسوتور و همکارانش انجام شد، که کشف کردند که حباب‌های کپک لجن می‌توانند موادی را که دوست ندارند به خاطر بیاورند، و این اطلاعات را به دیگر حباب‌های کپک لجن زمانی که با هم ترکیب شدند، منتقل کنند.

دوسوتور می‌گوید: «من هنوز هم از اینکه چگونه پیچیده هستند شگفت‌زده هستم، زیرا آن‌ها همیشه شما را در یک آزمایش غافلگیر می‌کنند، آن‌ها هرگز دقیقا کاری را که شما انتخاب می‌کنید انجام نمی‌دهند.»

در یک نمونه، تیم او در حال آزمایش یک محیط رشد مورد استفاده برای سلول‌های پستانداران بود، و می‌خواست ببیند که آیا لجن آن را دوست دارد یا نه.

او گفت: از آن متنفر بود. شروع به ساخت این ساختار سه‌بعدی عجیب و غریب کرد تا بتواند به جلو برود و فرار کند. و من اینطور هستم، اوه خدای من، این موجود زنده.

یک شبکه پردازش

اگر چه از نظر فنی یک موجود تک‌سلولی است، اما پی.پلی‌سفالوم به عنوان یک شبکه در نظر گرفته می‌شود که رفتار جمعی را نشان می‌دهد. هر بخش از قالب لجن به صورت مستقل عمل کرده و اطلاعات را با بخش‌های مجاور خود بدون هیچ پردازش مرکزی به اشتراک می‌گذارد.

رید می‌گوید: «من حدس می‌زنم که این شباهت، نورون‌هایی در مغز باشد.» « شما این مغز را دارید که از تعداد زیادی نورون تشکیل شده‌است -این همان مغز برای کپک لجن است.»

این قیاس مغز واقعا جذاب است، و اولین بار نیست که پی. پلی‌سفالوم با شبکه‌ای از نورون‌ها مقایسه می‌شود. توپولوژی و ساختار شبکه‌های مغز و حباب‌های کپک لجن بسیار مشابه هستند و هر دو سیستم نوسان نشان می‌دهند.

کاملا مشخص نیست که چگونه اطلاعات در کپک لجن منتشر و به اشتراک گذاشته می‌شوند، اما می‌دانیم که رگه‌های پی. پلی سفالوم به عنوان یک پمپ پریستالتیک عمل کرده و سیال سیتوپلاسمی را از یک بخش به بخش دیگر هل می‌دهند. و به نظر می‌رسد که نوسان در این سیال با برخورد با محرک‌های خارجی همزمان شده‌است.

دوبرینر به ساینس آلرت می‌گوید: «تصور می‌شود که این نوسانات اطلاعات را منتقل و پردازش می‌کنند، با نحوه تعامل آن‌ها و در واقع رفتار را به طور همزمان تولید می‌کنند.»

اگر شبکه‌ای از فیزاریوم دارید، به یک غذای خاص بروید، الگوی نوسان را تغییر می‌دهد وقتی که با شکر مواجه می‌شود: شروع به نوسان سریع‌تر می‌کند. به خاطر این نوسانات سریع‌تر، کل ارگانیسم شروع به تغییر الگوی نوسان خود می‌کند و شروع به جریان یافتن به جهتی می‌کند که غذا پیدا می‌شود.

او و همکارانش به تازگی مقاله‌ای منتشر کرده‌اند که نشان می‌دهد این نوسانات به طور فوق‌العاده شبیه به نوسانات مشاهده‌شده در مغز هستند، تنها یک سیستم هیدرودینامیکی است تا سیگنال‌های الکتریکی.

او توضیح می‌دهد: «آنچه مهم است نوسان و نحوه انتقال اطلاعات نیست، بلکه اینکه نوسان دارد و اینکه توپولوژی نیز مربوط است حائز اهمیت بوده- اینکه یک نورون به ۱۰۰ نورون یا فقط به دو نورون متصل است؛ نورونی است که فقط به همسایه‌هایش متصل است یا به نورون دیگری در فاصله بسیار دور اتصال دارد.»

تعریف شناخت

هر قدر هم که فرار از آن هیجان‌انگیز به نظر برسد، هر محققی که با آن کار می‌کند به شما خواهد گفت که پی. پلی‌سفالوم به خودی خود مغز نیست. تا آنجا که می توان گفت، قادر به پردازش سطح بالاتر یا استدلال انتزاعی نیست.

همچنین، این مفهوم ممکن است جذاب به نظر برسد، و به احتمال زیاد به چیزی شبیه مغز تبدیل شود ارگانیسم یک میلیارد سال برای انجام این کار وقت داشته‌است و هیچ نشانه‌ای از رفتن به آن مسیر را نشان نمی‌دهد (اگرچه اگر نویسندگان داستان‌های علمی تخیلی در خارج از کشور این ایده را دوست دارند، با خیال راحت با آن کار کنید.)

از نظر زیست‌شناسی کلی، کپک لجن بسیار ساده است. و با همین حقیقت، این که چگونه ما می‌توانیم حل مساله را درک کنیم در حال تغییر است

درست مثل موجودات زنده دیگر، به غذا نیاز دارد و باید محیط خود را هدایت کند و به یک مکان ایمن برای رشد و تکثیر نیاز دارد. این مشکلات می‌توانند پیچیده باشند، و با این حال پلی‌سفالوم می‌تواند آن‌ها را با معماری شناختی بسیار محدود خود حل کند. رید می‌گوید، این کار را به روش ساده و با محدودیت‌های خودش انجام می‌دهد، « اما به خودی خود یکی از چیزهای زیبا در مورد سیستم است.»

در یک معنا، ما را با یک موجود زنده -یک حباب خیس، لزج و رطوب دوست- تنها می‌گذارد که شناخت آن اساسا متفاوت از شناخت ما است. و درست مثل متروی توکیو، که می‌تواند راه‌های جدیدی را برای حل مشکلات به ما آموزش دهد.

رید می‌گوید: «این امر به ما درباره ماهیت هوش آموزش می‌دهد، در واقع، دیدگاه‌های خاصی را به چالش می‌کشد، و اساسا این مفهوم را گسترش می‌دهد.»

«این امر ما را مجبور می‌کند تا این باورهای دیرینه انسان‌محوری را به چالش بکشیم که ما منحصر به فرد و قادر به چیزی بیش از سایر موجودات هستیم.»

این متن با استفاده از ربات ترجمه مقاله زیستی ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.