什么东西有数百种性别,而且精通数学?这是粘菌入门指南。

黏菌并不新鲜,但它们值得你关注。

周三晚上,我在刷推特时,偶然看到一篇路透社关于巴黎一家动物园神秘新居民的文章:一个拥有720个性别、看起来像真菌却像动物的神秘“团块”。我很困惑,因为这个团块一点也不神秘。照片清楚地显示了黏菌。事实上,照片的标题甚至写着它是变形黏菌。这甚至不是一种新的黏菌。它实际上可以说是所有黏菌中最普通的一种。

我不是第一个指出这一点的人(你只需要谷歌一下这个物种的名字就能了解它的一切,所以门槛很低),但我可能是最冒犯的那一个。这就是为什么我,蕾切尔·费尔特曼,一个热爱性别混乱的团块和非凡的原生生物爱好者,现在要来介绍一下这种生物应得的介绍。

黏菌到底是什么?

黏菌曾被归类为真菌界,但后来悄悄溜入了原生生物界,这是一个方便的分类——该类群包括所有不是细菌或古菌的真核生物(也就是说,不是动物、植物或真菌)。这群古怪的生物没有共同的祖先,而黏菌被归入其中也证明了它的怪异。

当然,霉菌是一种真菌。但黏菌不是霉菌,它也绝对不是真菌(尽管它曾经被错误地归入真菌类,因此得名)。与真菌不同,黏菌可以移动(是的,真的——稍后会详细介绍),它们的细胞壁中没有几丁质。它们还会以酵母、细菌、死去的植物和真菌为食,而真菌则主要利用酶将物质分解成化学物质,然后吸收。

黏菌是单细胞生物,但其中一些可以交配并形成称为原生质团的结构——这就是我们在看到那个巨大的黄色团块时所看到的东西。有趣的是,这些大结构理论上仍然只是单个细胞。它们形成许多细胞核,但所有细胞核都漂浮在相同的细胞内基质中,并且同步分裂。如果你喜欢自繁衍的黄色黏液团块,那简直是太美了。

黏菌团块有什么可怕之处?

这个双关语是故意的。

变形黏菌的意思是“多头黏菌”(我觉得非常有共鸣),指的是上面描述的原生质团的行为。如果你将单个细胞分成几块,里面的细胞核会努力重新连接——有点像你的皮肤上有一个大伤口,你的身体不会只是说“哦,好的,我们的皮肤现在有一个大缺口了”。但说实话,这种超快的愈合能力与其说是愈合,不如说是能够把你的手臂砍掉,然后重新捡起来,像“土豆先生”一样把它安上去。

但如果黏菌不动,这一切都不可能发生。真菌可以通过生长巨大的、分支的菌丝体网络,并在新地点萌发新的子实体(即蘑菇)来移动,植物也可以根据光线或触摸等刺激而弯曲。黏菌则处于自己的独特水平。

变形黏菌通过脉动来移动,将水在庞大的细胞内循环,将钙离子来回推送。这种钙离子会触发外层细胞壁的收缩,形成称为“穿梭流”的脉动和挤压循环。这是一个比行走慢的过程,但如果你仔细观察几分钟(或者观看上面的高速视频),你就会看到这个形状可变的黏液移动得足够快。而且与真正的真菌不同,它们不会无所事事地等待食物送上门。它们通过分形模式分支来“觅食”,用它们起伏的小触手寻找并包围任何可消化的物质。

黏菌有智能吗?

不要指望这个团块会占领你当地的动物园并要求效忠,但这些生物确实展现了我们认为在昆虫身上才会有的智能的证据。首先,它们擅长解决某些数学问题:你可以把它们放在迷宫里,它们就能找到最短的路径找到食物。类似地,它们会根据障碍物(如盐,它们不喜欢)来调整它们的运动,以有利于通往美味零食的高效路径

但更奇怪的是:根据一些最近的研究,变形黏菌可以学习。在一组实验中,研究人员将黏菌放在食物旁边,食物被苦但无害的物质挡住了;几天后,它们就摸索出了可以轻松越过咖啡因流,尽管它们以前拒绝跨越;即使几天不练习,它们也能记住这个新技巧。研究人员甚至发现它们在休眠期(干燥失活)后也能保留类似的知识,而且它们甚至可能将它们学到的知识“教”给其他黏菌碎片。它们还非常擅长城市规划以及外交政策方面的问题。

目前还不清楚在没有任何我们认为的神经系统的情况下,这是如何实现的,所以黏菌的研究正在蓬勃发展。

来自Gfycat

目前还不清楚在没有任何我们认为的神经系统的情况下,这是如何实现的,所以黏菌的研究正在蓬勃发展。

黏菌真的有720个性别吗?

嗯,这种黏菌肯定不止有两种性别,可能有几百种。但这完全不足为奇!

首先,考虑一下我们所说的“性别”是什么意思:虽然这个词已经被卷入了许多文化上的胡说八道,而且由于我们对有性生殖了解得很少而变得更加复杂,但一个生物是这种性别还是那种性别取决于它们产生哪种性细胞。产生性细胞的生物是为了将它们与其他个体结合,以便产生的组合拥有新的基因组合。这并不总是最好的繁殖方式,但它确实意味着物种的基因多样性更强,使其对可能导致具有(或不具有)特定基因的个体灭绝的疾病或环境变化更具弹性。

来自Gfycat

在人类中,性别大致分为两种;大多数人的身体被设计成产生和射精精子,或者产生和孕育卵细胞。其他物种则拥有更多的选择。

例如,黏菌会生长茎并释放含有携带三个可变基因的性细胞的孢子。所以它们有三种性别,对吗?不对!每个性成熟的黏菌都携带每种基因的两个拷贝,而每种基因都有多种细微不同的“风味”。所有可能的组合加起来就有数百种可能的性别。就像人类一样,黏菌必须与具有不同于自己变体的生物进行“交配”(也就是说,释放孢子),所以这种区分确实很重要——但方式比“男性”只能与“女性”生育要复杂和有趣得多。

如果你觉得这很了不起,看看这种拥有超过23,000种可能性别的蘑菇

 

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Rachel Feltman

特约编辑

Rachel Feltman 是《流行科学》的特约编辑。她主持并监督热门播客“我这周学到的最奇怪的事情”,并帮助充实杂志的数字版内容。她住在泽西城,与她同样高挑的丈夫和同样年长的猫一起生活。


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