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Criatura sin cerebro resuelve problemas con recuerdos de limo.

Anonim

Cada vez que caminamos por un campo o bosque, imprimimos un recuerdo en la tierra pisoteando la vegetación bajo nuestros pies. Estos senderos pueden fortalecerse con los pies erosivos de los caminantes posteriores o disminuirse con plantas que vuelven a crecer. Con el tiempo, actúan como un recuerdo colectivo de las rutas tomadas por todos los que previamente han caminado en esa área. El camino de A a B ha sido grabado en el suelo; Ninguna persona necesita almacenarlo en su cerebro.

Este tipo de "memoria externalizada" es particularmente útil cuando no tiene ningún cerebro.

El moho de limo Physarum polycephalum pertenece al mismo reino de la vida que la famosa ameba. es una mancha amarilla que parece que acaba de salir de una película B, o posiblemente del tracto digestivo de alguien. No tiene neuronas ni cerebro, pero es capaz de comportamientos aparentemente "inteligentes": resuelve los laberintos, toma decisiones y simula de manera eficiente las redes de transporte de varios países.

Ahora, Chris Reid de la Universidad de Sydney ha agregado otra habilidad a la lista del molde de limo: una memoria externa, escrita en rastros de limo, que ayuda a la criatura a navegar a través de su entorno de manera sofisticada. Reid sugiere que estos tipos de memorias externas pueden haber precedido la evolución de nuestras memorias internas más familiares.

Physarum se mueve al extender una red de zarcillos llamados "pseudópodos" desde una masa central, creando una red amarilla pulsante que busca bacterias y hongos en el suelo del bosque. Toda esta red, conocida como "plasmodio", es en realidad una sola célula. Y, sin embargo, se comporta como una colonia, donde cada segmento individual "vota" con presión. Como escribí en The Guardian en 2010:

Cada parte se expande y contrae rítmicamente, empujando alrededor del fluido que hay dentro. Si una parte del plasmodio toca algo atractivo, como la comida, pulsa más rápido y se ensancha. Si otra parte se encuentra con algo repulsivo, como la luz, pulsa más lentamente y se encoge. Al sumar todos estos efectos, el plasmodio fluye en la mejor dirección posible sin un solo pensamiento consciente. Es lo último en crowdsourcing.

El plasmodio en movimiento deja un rastro de baba translúcida, que consiste en proteínas y azúcares. Junto con Audrey Dussutour, del CNRS en Francia, Reid descubrió que Physarum evita enérgicamente el terreno que ya ha atado con limo. "Hemos estado investigando las habilidades de resolución de problemas del moho de limo durante algunos años, y nos dimos cuenta de que parecía evitar áreas en las que había estado antes", dice Reid.

Él demostró esta reticencia al proporcionarle a Physarum una arena en forma de Y, donde un brazo estaba cubierto de baba y el otro no. Casi siempre optó por forjar un nuevo terreno. Esto no es un reflejo, es más una elección. Si no hay opciones libres de limo disponibles, Phsyarum volverá a recorrer un camino de babeo .

A continuación, Reid y Dussutour enfrentaron el molde de limo con una trampa en forma de U, un desafío comúnmente utilizado para probar robots autónomos. Physarum comienza en la parte superior de una placa de Petri llena de gelatina, y su misión es alcanzar una meta en la parte inferior. El objetivo es rico en azúcar, que se difunde a través de la gelatina y crea un gradiente que Physarum puede rastrear. Pero en el camino, hay una barrera en forma de "U". Si el plasmodio se dirige directamente hacia su objetivo, se atascará. Necesita navegar alrededor de la U, y puede hacerlo si usa su limo para evitar áreas en las que ha estado antes. Sin el limo, vaga ciegamente.

Reid y Dussutour colocaron el moho de limo en diferentes platos de Petri: algunos tenían gelatina en blanco y otros tenían gelatina ya cubierta con limo, que enmascaraba los propios caminos de Physarum . En los platos de gelatina en blanco, casi todos los moldes de limo finalmente alcanzaron su objetivo, en un tiempo promedio de poco menos de 60 horas. Por el contrario, en los platos pre-adelgazados, solo un tercio de los moldes alcanzó los objetivos, y los que lo hicieron tomaron alrededor de 75 horas. Incapaces de sentir sus propios senderos, pasaron más de 10 veces más tiempo recorriendo lugares que habían viajado anteriormente.

Cuando pensamos en navegar por el mundo, podríamos pensar inicialmente en nuestros propios mapas o en las impresionantes migraciones emprendidas por animales familiares. Pero la navegación puede ocurrir sin mucha capacidad intelectual. Los insectos sociales, como las hormigas, pueden crear senderos eficientes que unen sus nidos y fuentes de alimento, colocando senderos de feromonas a su paso. A medida que más de ellos llegan a la comida, agregan sus propias feromonas, lo que hace que las rutas sean aún más atractivas para otras hormigas. Si los senderos no son reforzados, las feromonas se evaporan. Eso es exactamente como los excursionistas humanos, cuyos pies colectivos pisotean los senderos efectivos en el paisaje, mientras que permiten que los senderos aburridos o ineficientes crezcan en exceso.

El moho del limo lleva estas ideas aún más lejos: puede navegar sin ningún tipo de cerebro, utilizando sustancias químicas que deposita en el medio ambiente.

Los ingenieros han encontrado soluciones similares cuando intentan programar robots independientes que pueden encontrar su propio camino. Es demasiado complicado equipar a los robots con un mapa preconstruido, o programarlos para construir dichos mapas a medida que los exploran. En el otro extremo de la escala de complejidad, si los robots simplemente reaccionan a su entorno local, pueden moverse con bastante facilidad, pero a menudo quedan atrapados por obstáculos, como una mosca zumbando en una ventana. Pero agregue un imperativo simple para "evitar el pasado" y, de repente, estas máquinas se vuelven mucho mejores esquivando obstáculos y navegando en entornos complicados.

El moho de limo logra la misma hazaña al secretar limo y luego evitarlo. Reid sospecha que dichos recuerdos externos precedieron a los internos, y las criaturas antiguas los utilizaron para resolver problemas, de manera similar a los moldes de limo, mucho antes de que las neuronas y los cerebros evolucionaran. "Esto ha sido hipotetizado anteriormente, pero nadie ha podido proporcionar ninguna evidencia para apoyar la teoría, hasta ahora", dice.

Referencia: Reid, Latty, Dussutour & Beekman. 2012. Slime Mould utiliza una "memoria" espacial externa para navegar en entornos complejos. PNAS //dx.doi.org/10.1073/pnas.1215037109

Fotos: top por aleatoriedad; abajo por Reid et al.

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