黏菌也会走迷宫

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  [2008认知科学奖]
  获奖理由:发现了黏菌具有建立高效(xiào)运输(shū)网络的能力。
  中垣俊之、山田裕康、小林亮、石黑章夫四位日本科学家和一位土耳其学者研究发现:黏菌也会走迷宫。如果在一个迷宫出入(rù)口处放上食物,黏液菌们可以在4小时内,在迷宫出入口间排出几条管状通道;8小时内,黏液菌可以在各通道间找到最短的路线。这样的迷魂(hún)“八卦(guà)阵”完全不能阻碍(zǔ?謘ài)这种原始生命“贪(tān)吃”的冲动,这似乎可以证明,简单的智能来自细胞。
  
  知识链接:
  日本研究人员研究发现,一种单细胞生物——黏菌具有建立高效运输网络的能力。他们希望在将来的城际铁路网络、通信网络等基础设施(shè shī)的规划(guī huà)设计中发挥黏菌的这种能力。
  黏菌是一种介于动、植物之间的微生物,它们保持有变形虫的身体构造,形态各异(yì),具有向食物聚集的特性。如果食物处于分散状态,黏菌就会在食物之间排成管道,通过管道输送养分。
  来自北海道大学和广岛大学等机构的研究人员在一个A4纸大小、与日本关东地区形状相同的容器内培养黏菌。黏菌和最大块的食物被放在容器内模拟东京中心的位置,而其他小块食物则被分散放置在容器内模拟(mó nǐ)关东地区36个主要车站的位置上。
  研究人员发现,黏菌首先在自身周围迅速形成细密网络,随着网络向四周扩散,网络从出发中心向外逐渐(zhú jiàn)由细密变清晰(xī),1至2天后,整个“关东地区”便呈(chéng)现出清晰的“铁路网”。
  虽然黏菌每次形成的网络并不相同,但研究人员发现这些网络有着共同的特点:经常用的管道会越来越发达,而不用的管道会逐渐消失;最终网络的总长度达到尽可能短;确保在某处中断(duàn)时有其他路径(jìng)可以绕(rào)行。
  研究人员还利用黏菌不喜光的特性,用光照射模拟一些在实际铁道施工困难的地方,结果黏菌都形成了最为经济的网络。实验中还出现过与现实的关东地区铁路网基本相同的网络。
  研究人员分析认为,黏菌网络在总长度、运输效率(xiào lǜ)、应对事故能力等方面,都可与实际的铁路网相匹敌甚至更优秀。因此,他们希望,在需要考虑成本和风险等复杂因素的城际铁路网络、通信网络等基础设施的规划设计中,黏菌这种建立高效运输网络能力能发挥(huī)作用。
  
  a. 黏液菌(黄)遍布整个迷宫(黑),α1、α2与β1、 β2分别为贯通(guàn tōng)迷宫出入口的两组线路。
  b. 将食品(图中以AG标记)放入迷宫的出入口。4小时后,黏液菌收缩(suō)了其余(yú)位置的伪(wěi)足,并找到了两组贯通迷宫出入口的线路。
  c. 又过了4小时,黏液菌已经找到了最短的线路?琢2 β1.
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