Їдьте на експресі Slime Mold! Наука AAAS

Тім Воган, 21 січня 2010 р., 00:00

їдьте

Якщо ви хочете спроектувати залізничну систему, ви можете зробити гірше, ніж найняти шламоформу. Дослідники показали, що при вирощуванні на карті Японії драглистий грибоподібний організм поєднує цікаві місця за схемою, подібною до мережі поїздів Токіо. Інженери могли б взяти підказку з підходу організму до проектування більш ефективних транспортних систем.

Фокус пов’язаний з тим, як харчуються слизові форми. Коли Physarum polycephalum, слизова цвіль, яка часто виявляється всередині зруйнованих колод, виявляє бактерії або спори, вона виростає над ними і починає перетравлювати їх через своє тіло. Щоб продовжувати вирощувати та досліджувати, слизова форма перетворює свій візантійський зразок тонких вусиків у простішу, ефективнішу мережу трубок: Ті, що несуть великий обсяг поживних речовин, поступово розширюються, а ті, що мало використовуються, повільно стискаються і з часом зникають.

У минулому дослідники використовували таку поведінку із кумедним ефектом. Наприклад, у 2000 році команда, яку очолював математичний біолог Тошіюкі Накагакі з Японського університету Хоккайдо, показала, що P. polycephalum міг знайти найкоротший шлях через лабіринт, щоб зв’язати два харчові ресурси. (Робота отримала Іглівську Нобелівську премію.)

Але це була загадка з одним правильним рішенням. У новій роботі команда хотіла дізнатись, як буде діяти прес-форма в реальній ситуації, коли потрібно було збалансувати кілька конкуруючих цілей одночасно. Проектування залізничної мережі, яка з'єднує багато міст, представляє саме таку проблему. "Планування дуже складно через компроміси", - говорить біолог клітин Марк Фрікер з Оксфордського університету у Великобританії, який також брав участь у дослідженні. Наприклад, сполучення всіх міст якомога коротшою довжиною колії часто змушує мандрівників пройти вкрай непрямі маршрути між будь-якими двома пунктами і може означати, що одна помилка ізолює значну частину мережі. Вбудовування більшої надмірності робить мережу зручнішою та стійкішою, але з більшими витратами.