大脑是唯一的智能基础吗？ _大脑

【大脑是唯一的智能基础吗？】黏液菌虽然叫做“菌” ，却跟真菌、细菌没什么关系，而是一种胶状的变形虫，它们会破坏酵母菌和面包。目前，生物学家把黏液菌归为原生动物门，这类动物保留着“我们尚未真正理解的一切” 。澳大利亚悉尼大学克里斯·雷德说：“它们正在重新定义智能的性质。”黏液菌比它们外表看起来更有智慧。尤其是其中一种被称为“海绵宝宝”的黄色多头绒泡菌（Physarum polycephalum），它们也能记忆、决策、预测变化，能解决迷宫问题、模拟人造运输网络设计、挑选最好的食物。它们能做到所有这些事，但它们却没有大脑，或者说神经系统。这一现象不得不让科学家重新思考，智能的本质究竟是什么？变形“海绵宝宝”园丁们经常会在后院里发现黏液菌，这是一种像海绵似的黄色物质，它们附着在垃圾上或腐烂木头上。在野生状态下，多头绒泡菌沿着树叶垃圾寻找食物，并在走过的地方留下黏液。一旦发现细菌、真菌孢子及其他微生物，它们就像1958年那部著名恐怖电影《变形怪体》（The Blob）中的外星怪物那样，包围住猎物并把它们消化掉。
在一般情况下，多头绒泡菌像是由许多个体组成的一个大集体，它们互相合作、寻找食物，但事实上，它们都是作为一个单细胞独自生活的。这一个细胞中包含了数百万的核酸、DNA小液囊、酶和蛋白质，一个细胞就是一个变形专家。多头绒泡菌会呈现不同的形状，这取决于它生长的位置和方式：如果在森林里，它可能长得很胖，变成一个巨大的黄色的球，也可能很不起眼，在树叶下面留下一片芥末似的黄斑；而在实验室培养皿中，它们会沿着琼脂变成薄薄一层，并长出像珊瑚似的漂亮分枝。早在30多年前，生物学家就把黏液菌带进了实验室，研究它们的运动方式，发现它们的肌肉是在分子水平上运作。一开始，人们根本想不到它们会发出声音，而且还表现得好像很有智慧。穿越迷宫能手2000年，日本北海道大学的中垣俊之（音译）和三枝哲（音译）等人把一个多头绒泡菌切碎了撒在一个塑料迷宫中，结果发现每一小点都开始生长，去寻找其他同伴，迅速充满了整个迷宫。他们又在迷宫入口和出口处分别放了几块琼脂，4小时后，黏液菌就从那些没有口的死路上撤回了分枝，只沿着两块食物之间的最短路径生长。去年10月，雷德小组也发表了论文，揭示黏液菌在环境中是如何辨别方向的，它们所用的方式比人们所想的更高级。当多头绒泡菌沿着迷宫或森林的地面爬行时，会在身后留下半透明的黏液。雷德和同事注意到，寻食黏液菌会避开它已经通过的黏液区域。雷德推测，这种胞外黏液是黏液菌外部化的空间记忆，对它们起着提示作用，以便开拓新的地方。为了验证这一点，雷德和同事把多头绒泡菌放在培养皿中，并在其前面放一个干燥的醋酸纤维做的U型障碍物，挡在它们和食物之间。黏液菌无法黏在上面，或在上面爬行，只能沿着U型轮廓走才能到达食物。最后，实验中的24个黏液菌有23个都到达了目标。而在第二次实验中，雷德先用黏液菌的胞外黏液把培养皿涂了一层，然后才把黏液菌放进来，结果只有8个找到了食物。事先涂好的黏液迷惑了它们，让黏液菌无法做标记来区分走过的和没走过的路。雷德认为，多头绒泡菌在迷宫里所依靠的也是黏液，先用黏液标出迷宫入口，然后再记得哪条路是死胡同。模拟交通网络这种在迷宫里辨认方向的本事固然令人赞叹，但黏液菌还能解决更复杂的问题：它们能有效地再现东京地铁网以及加拿大、英国和西班牙的高速路网！研究人员按照地图，在大城市的位置放了燕麦片等食物，黏液菌先是包围了整个可吃的地方，但几天之内它们就缩小变细，只留下与食物连在一起的黏液分枝，而这些黏液分枝相互连接的方式，几乎与人造的公路、铁路线完全一致，将东京、欧洲和加拿大的大型中心城市连在一起。这表明这种单细胞的无脑变形虫不会随意地长出枝条，它们就象是个工程师团队，以效率最高的方式在食物之间分布枝条，就像工程师设计铁路那样，让人们能尽可能最快地从一个城市到达另一个城市。黏液菌能考虑地形的因素——这也正是铺设建筑材料所要考虑的——找到两块食物之间的最经济路线，以节省精力。英格兰布里斯托尔西部大学的安德鲁·爱德玛斯基等人也提出，黏液菌可以帮人们设计未来的铁路建筑！其实，不管是有生命的原生动物还是计算机程序，都是借鉴其决策过程。适应环境变化另一项实验表明，黏液菌还能用一种基本的内部时钟来分辨时间和空间，预测未来生存环境可能发生的变化，并做好准备。在三枝哲的实验中，他们把琼脂盘放在温暖潮湿的环境里（黏液菌喜欢潮湿环境），并在琼脂上刻下一些沟槽，然后把多头绒泡菌放在沟槽里，它们便会沿着沟槽爬行。但每隔30分钟，研究人员会突然降低温度和湿度，让它们处在干冷环境中。黏液菌不喜欢这种环境，它们会本能地减慢爬行以节约能量。几次训练之后，即使不再改变环境，黏液菌的爬行速度还是每隔30分钟就慢下来一次，要过好久这种自发的减速才停止。把时间间隔改为60分钟和90分钟，效果同样。虽然平均下来，只有半数的黏液菌在环境不变时显出了自发减速，但在这一游戏里，它们无法再依靠黏液。三枝哲推测说，它们只能依赖某种内部的机制，这也许和它细胞质的类似于脉搏的跳动有关。黏液菌的膜会有节奏地收缩舒张，使细胞质在膜内不断流动。当它们的膜遇到食物时，脉动会变得更快而且会膨胀，使更多细胞质流向那个区域；当被某种障碍挡住时，比如亮光，脉动就会变慢，而细胞质会移向其他地方。出于某种原因，黏液菌会一直保持这种有节律的脉动，形成一种简单的“钟表”，让它能预测可能发生的事件。健康美食家多头绒泡菌不仅是了不起的领航员、优秀的预测员，而且还很会挑选最有利健康的美食。对黏液菌生长最有利的食物，由2/3蛋白质和1/3碳水化合物构成。法国保尔·萨巴蒂大学的奥德丽·达苏特把黏液菌放在11种不同食物的中心，每种食物的蛋白质和碳水化合物比例都不同。当用这11道菜把它们围起来时，它们只是固执地盯着营养配比最佳的那块食物。和大部分生物相比，黏液菌进化得很早，它们6亿年或者10亿年前就出现在了地球上。那时候，还没有进化出大脑或简单神经系统的生物。黏液菌绝非盲目地从一个地方跑到另一个地方，它们小心翼翼地探索着生存环境，在各种资源之间寻找着最佳路线。它们并不是对各种环境都不加选择地接收，而是倾向于那些最有利于生存的环境条件。它们记忆、预测并加以决策，它们能用最少的工具完成这么多任务，对于建立在复杂的大脑基础上的智能而言，黏液菌提供了一种成功的、令人羡慕的替代方案，它们打破了固定模式