Avoir un souvenir des événements passés nous permet de prendre des décisions in addition intelligentes pour l’avenir. Des chercheurs de l’Institut Max-Planck pour la dynamique et l’auto-organisation (MPI-DS) et l’Université strategy de Munich (TUM) ont maintenant identifié comment la moisissure visqueuse Physarum polycephalum sauve des souvenirs – bien qu’elle n’ait pas de système nerveux.



La capacité de stocker et de récupérer des informations donne à un organisme un net avantage lorsqu’il recherche de la nourriture ou évite les environnements nocifs. Traditionnellement, il a été attribué à des organismes dotés d’un système nerveux.

Une nouvelle étude rédigée par Mirna Kramar (MPI-DS) et le professeur Karen Alim (TUM et MPI-DS) remet en problem ce position de vue en découvrant les capacités surprenantes d’un organisme unicellulaire hautement dynamique à stocker et à récupérer des informations sur son environnement.



Fenêtre sur le passé

La moisissure visqueuse Physarum polycephalum intrigue les chercheurs depuis de nombreuses décennies. Existant à la croisée des chemins entre les royaumes des animaux, des plantes et des champignons, cet organisme exclusive donne un aperçu de l’histoire évolutive précoce des eucaryotes – à laquelle appartiennent également les humains.

Son corps est une cellule unique géante composée de tubes interconnectés qui forment des réseaux complexes. Cette seule cellule semblable à une amibe peut s’étendre sur plusieurs centimètres, voire mètres, et est la moreover grande cellule du monde dans le livre Guinness des data.

Prise de décision sur les niveaux les additionally élémentaires de la vie

Les capacités frappantes du moule visqueux à résoudre des problèmes complexes, comme trouver le chemin le furthermore court à travers un labyrinthe, lui ont valu l’attribut « intelligent ». Il a intrigué la communauté des chercheurs et suscité des questions sur la prise de décision aux niveaux les additionally élémentaires de la vie.

La capacité de décision de Physarum est particulièrement fascinante étant donné que son réseau tubulaire subit constamment une réorganisation rapide – grandissant et désintégrant ses tubes – tout en manquant complètement de centre d’organisation.

Les chercheurs ont découvert que l’organisme tisse des souvenirs de rencontres alimentaires directement dans l’architecture du corps en réseau et utilise les informations stockées lors de la prise de décisions futures.

L’architecture réseau comme mémoire du passé

« C’est très excitant lorsqu’un projet se développe à partir d’une very simple observation expérimentale », déclare Karen Alim, chef du groupe Physique biologique et morphogénèse au MPI-DS et professeur en théorie des réseaux biologiques à l’Université approach de Munich.

Lorsque les chercheurs ont suivi le processus de migration et d’alimentation de l’organisme et ont observé une empreinte distincte d’une source de nourriture sur le motif des tubes in addition épais et as well as minces du réseau longtemps après l’alimentation.

« Compte tenu de la réorganisation très dynamique du réseau de P. polycephalum, la persistance de cette empreinte a suscité l’idée que l’architecture du réseau elle-même pouvait servir de mémoire du passé », explique Karen Alim. Cependant, ils devaient d’abord expliquer le mécanisme derrière la formation de l’empreinte.

Les décisions sont guidées par les souvenirs

Pour cela, les chercheurs ont combiné des observations microscopiques de l’adaptation du réseau tubulaire avec une modélisation théorique. Une rencontre avec de la nourriture déclenche la libération d’un produit chimique qui se déplace de l’endroit où la nourriture a été trouvée dans tout l’organisme et ramollit les tubes du réseau, ce qui fait que tout l’organisme réoriente sa migration vers la nourriture.

« L’adoucissement progressif est l’endroit où les empreintes existantes des sources alimentaires précédentes entrent en jeu et où les informations sont stockées et récupérées », explique la première auteure Mirna Kramar. « Les événements d’alimentation passés sont intégrés dans la hiérarchie des diamètres de tube, en particulier dans la disposition des tubes épais et minces dans le réseau.

« Pour le produit chimique adoucissant qui est maintenant transporté, les tubes épais du réseau agissent comme des autoroutes dans les réseaux de circulation, permettant un transport rapide à travers tout l’organisme », ajoute Mirna Kramar. « Les rencontres précédentes imprimées dans l’architecture du réseau pèsent ainsi dans la décision sur l’orientation upcoming de la migration. »

Conception basée sur des principes universels

« Compte tenu de la simplicité de ce réseau vivant, la capacité de Physarum à former des souvenirs est intrigante. Il est remarquable que l’organisme s’appuie sur un mécanisme aussi simple et le contrôle pourtant d’une manière si fine », explique Karen Alim.

« Ces résultats présentent une pièce importante du puzzle dans la compréhension du comportement de cet ancien organisme et indiquent en même temps des principes universels sous-jacents au comportement. Nous envisageons des purposes potentielles de nos découvertes dans la conception de matériaux intelligents et la construction de robots souples qui naviguent dans des environnements complexes « , conclut Karen Alim.