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黏菌是什么生物,真的有这么神奇吗?

发布时间:2017/01/14 16:04:02编辑: 网友投稿来源: 未知

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导读: 【刘峻辰的回答(243票)】: 没人提 东京地铁 的实验吗?这篇文献里面有数学解释而且是活生生的仿生学哎! 2010年1月22日 ScienceMag Vol.327 实验用到的是实验用到的是Physarum polycephalum,是最早人工培养的一批 真核 生物细胞,分类上暂时放到了变形虫门...

【刘峻辰的回答(243票)】:

没人提东京地铁的实验吗?这篇文献里面有数学解释而且是活生生的仿生学哎!

2010年1月22日 ScienceMag Vol.327

实验用到的是实验用到的是Physarum polycephalum,是最早人工培养的一批真核生物细胞,分类上暂时放到了变形虫门。长什么样子大家也都见到了,他们一般会把真菌孢子、细菌等等作为食物。黏菌是真核生物!不是粘液细菌!

实验很简单,用黏菌避光的特性,用光斑模拟海岸线和地形,在东京附近重要的地铁站对应的位置放上食物:

这是只有海岸线的时候,黏菌铺张、求出最省连通路径的过程图:

下面是用光的强度模拟水域和地势的结果,下面是用光的强度模拟水域和地势的结果,灰度越高代表光强度越弱(海拔在海平面以上同时越低)。

专业的建模分析就不赘述了,科学家最后的原理是黏菌形成的微网络当中,专业的建模分析就不赘述了,科学家最后的原理是黏菌形成的微网络当中,“远路”携带的营养运送过程中消耗大,因而流速低,直径逐渐收缩;而“捷径”流速更大,直径逐渐增大。这样,整个网格就逐渐收缩到最优解上。实际上是一种类似于蚁群算法的退火算法。

实验者模拟了一下这个算法,解出来的结果和黏菌搜索的结果相差无几:

PS:作为三者的边缘性交集,这篇文章我看下来的感觉是这样的:PS:作为三者的边缘性交集,这篇文章我看下来的感觉是这样的:

生物狗:哇这个数学模型建的好牛啊,还模拟,太厉害了!不过生物部分的实验好简单……

程序猿:哇这个数学模型和仿生学结合起来,太厉害了!不过算法有点老掉牙……

数学家:哇这个仿生学和程序结合的真是6,太厉害了!不过这个数学模型建的真是粗糙……

= =嗯,差不多就是这样……

(所以我们老板也在逼我们做类似的工作……简单的实验拿来忽悠三拨人……)

其实黏菌还有一个经常被提到的特点:在低密度的时候表现得像单细胞,而高密度或者食物告罄的时候,部分个体就会释放出凝集素,吸引其他个体聚集成一个多细胞表现的整体,进而完成各种功能,尤其是繁殖。黏菌的子实体非常漂(mi)亮(kong):

这些平时的散兵游勇,到了繁殖的时候就聚集起来,像真菌一样生长出子实体,产生孢子进行繁殖。想想还是挺有趣的。这些平时的散兵游勇,到了繁殖的时候就聚集起来,像真菌一样生长出子实体,产生孢子进行繁殖。想想还是挺有趣的。

【LaurynGu的回答(443票)】:

黏菌是变形虫门锥足亚门黏菌下门的生物总称。和变形虫是近亲。系统发生学上变形虫们应该是动物和真菌共同的姐妹群。

关于走迷宫是酱紫的:

Nakagaki et al., (2000, 2001, 2007) 发现黏菌会伸展自己的细胞质并覆盖住整个迷宫平面直至发现食物,然后缩回多余的部分只剩下最短路径,如下图所示(Nakagaki 2001):

白线是最短路径,AG是起点和终点。黏菌先布满整个迷宫,然后依最短路径缩回多余的部分。白线是最短路径,AG是起点和终点。黏菌先布满整个迷宫,然后依最短路径缩回多余的部分。

Reid et al.(2012) 进一步发现当黏菌无法事先布满整个空间的时候,它们会进行自由式的空间移动探索。在探索的过程中会在介质表面留下粘液标记,并会避免回到有粘液标记的地方,这样就不会走回头路。如图:

D是已经被探索过并被粘液标记的地方,黏菌会避免再向那个方向生长并向新的空间探索。D是已经被探索过并被粘液标记的地方,黏菌会避免再向那个方向生长并向新的空间探索。

关于机器人的故事其实没有那么夸张啦。Tsuda et al.(2007)做了个机器人如下图:

机器人有六条腿,黏菌也被关在下面一个六边形的盒子里面。盒子会模拟机器人感受到的光线方位和强度给黏菌以同样的刺激。黏菌会往暗处跑,黏菌的移动方向会反馈给机器人控制它移动,最后机器人就跑到暗处去了。机器人有六条腿,黏菌也被关在下面一个六边形的盒子里面。盒子会模拟机器人感受到的光线方位和强度给黏菌以同样的刺激。黏菌会往暗处跑,黏菌的移动方向会反馈给机器人控制它移动,最后机器人就跑到暗处去了。

这个故事告诉我们路痴连单细胞黏菌都不如。

路痴就是人间失格,嗷嗷嗷嗷。

做reference list 是因为今天做了泡菜坛子,感觉自己萌萌哒:

Nakagaki T. et al. 2000. Maze-solving by an amoeboid organism. Nature 407:470.

Nakagaki T. et al. 2001. Path finding by tube morphogenesis in an amoeboid organism. Biophys Chem 92: 47-52.

Nakagaki T. et al. 2007. Minimum-risk path finding by an adaptive amoebal network. Phys Rev Lett 99: 068104.

Reid CR. et al. 2012. Slime mold uses an externalized spatial "memory" to navigate in complex environments. PNAS 109: 17490-17494.

Tsuda S. et al. 2001. Robot control with biological cells. Biosystems 87:215-223.

【沙鸥的回答(6票)】:

我们看到的黏菌,准确的说是无细胞壁的多核原生质团,可以简单的理解为许多单细胞的黏菌黏在一起,图省事儿把中间的细胞壁都撤了 ╮(╯▽╰)╭ 所以切下来一点也没有问题,只要有个细胞核就行

听说过太岁不,百科里解释为黏菌与真菌及细菌的复合体,是我们植物学老师最感兴趣的话题,总是在课上讲关于它的故事,哪儿哪儿发现了大号太岁结果是宅男废弃的飞机杯什么的。。。老师说黏菌一路走一路吃,就像滚雪球一样长大了,很有趣~(有点跑偏)

其实它能走电路板只是因为对光等环境因子敏感,然后调整自身避开障碍物啦

至于控制机器人。。。坐等大神来解释

【南瓜拌雪条的回答(17票)】:

难道只有我一个人一直对黏菌的英文很在意吗?

slime mould,尼玛这不是史莱姆吗。。。

【薛定谔的阿猫狗的回答(4票)】:

生物方面不大懂。。不過我覺得黏菌這種行為并不需要太“崇拜”。。

從最短路徑來說,黏菌說白了就是使用了窮舉;

至於視頻內說黏菌找到的地鐵路徑比人類更優,我覺得就更不妥當了,地鐵可不是說挖就挖的,鐵路也要考慮下地質的問題啊;

於是看到這裡就沒看往下機器人的例子了。。

【何子杰的回答(8票)】:

关于黏菌的寻路问题,虽然很有意思,但实在称不上神奇吧?其他生物找食物基本也是最近距离去啊。只不过黏菌的路线可以明显看到。

黏菌真正神奇之处我认为在其生殖过程。黏菌是有性生殖,在需要繁殖时候,黏菌会变成子实体。像这样↓

子实体会将孢子释放出去。放出的孢子变成生殖细胞,一个极其强悍的生殖细胞——可以吃东西。类似于,人类的精子游累了,半路埋锅造饭,饱餐战饭,养精蓄锐,继续前进。

由于黏菌是同配生殖,所以生殖细胞需要找到另外一个异性的生殖细胞。

问题就出在异性这里,由于黏菌的性别由三个基因座决定:matA(13种变型),matB(13种变型)和matC(3种变型)。所以黏菌的性别超过500种。

神奇之处出现:一般人听到这里都会说:那黏菌要找到对象岂不是太难了!(这种想法太神奇了!)

错!黏菌不是gay!异性才能繁殖啊!黏菌找到另外一个和自己的三个基因座完全不同的生殖细胞的概率超大!如果人也有500多种性别,就不用非得找妹子了。。。

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