Bất ngờ khả năng "sao y bản chính" của nấm nhầy

4.040

Mặc dù không có não, nhưng những sinh vật đơn bào như Nấm nhầy có khả năng truyền đạt những gì đã học được cho nhau.

Đây không phải là nấm, dù tên là Nấm nhầy, cũng không phải là động vật hay thực vật mà thực chất là một sinh vật đơn bào.

Loại chất nhầy kì lạ này hơi giống một đám rêu trên những thân cây. Mặc dù không hề có cấu tạo não nhưng nó có khả năng học hỏi để thích nghi với môi trường sống.

Các Nấm nhầy được xếp vào hai nhóm: những nấm nhầy có cấu tạo cộng bào (Myxomycetes) và những nấm nhầy có cấu tạo tế bào (Acrasiomycetes), trước đây chúng được xếp vào Myxomycetes. Trong giai đoạn dinh dưỡng, chúng không có vách tế bào và chúng hấp thu chất dinh dưỡng hay lấy thức ăn theo kiểu amip; tương tự như kiểu dinh dưỡng của nguyên sinh động vật. Tuy nhiên, chúng thành lập vách celluloz trong giai đoạn sinh sản và tạo bào tử có vách bên trong bào tử phòng, và như thế thì giống với nấm.

Chúng được tìm thấy trên khắp thế giới, thường là ở phần mặt dưới của lá và khúc gỗ – nơi chúng ưa thích săn nấm và vi khuẩn.

Đó là kết quả nghiên cứu đã được công bố của Trung tâm nghiên cứu nhận thức sinh vật (CNRS, trường đại học Toulouse III – Paul Sabatier). Mới đây, cũng chính nhóm nghiên cứu trên đã công bố kết quả bất ngờ hơn, đó là loại nấm nhầy này có khả năng truyền đạt những gì mà nó học được cho tế bào nấm nhầy khác nếu chúng kết hợp lại với nhau.

Nấm nhầy là một sinh vật đơn bào.

Thử tưởng tượng bạn có khả năng kết hợp với một người nào đó, tiếp thu kiến thức của họ rồi sau đó lại tách ra và biến những kiến thức đó thành của bạn. Điều này nghe thoáng qua có vẻ giống như một cảnh trong phim X-Men của Hollywood, nhưng với loài nấm nhầy, chúng thực sự có khả năng đó.

Nấm nhầy có tên khoa học là Physarum polycephalum, là một sinh vật đơn bào sống trong môi trường nền rừng, dưới các tán cây. Hai nhà khoa học Audrey Dussutour và David Vogel của CNRS đã nuôi cấy thành công nấm nhầy trong phòng thí nghiệm và huấn luyện chúng di chuyển qua những chất thấm nhưng vô hại như cà phê hay muối trên đường lấy thức ăn.

Cả hai đã dạy hơn 2.000 tế bào nấm nhầy biết rằng, muối không nguy hiểm bằng cách cho chúng băng qua một cây cầu phủ muối để có thể lấy được thức ăn. Và những cá thể nấm nhầy đã biết cách đi qua những tinh thể muối trên đường di chuyển bằng cách hòa tan với chúng. Nhóm này được gọi là nhóm Kinh nghiệm.

Một nhóm 2.000 tế bào nấm nhầy khác được cho đi qua cầu không muối để lấy thức ăn, đây được đánh dấu là nhóm Ngây thơ, trái ngược với nhóm Kinh nghiệm.

Sau một thời gian huấn luyện, nhóm nghiên cứu cho kết hợp giữa hai nhóm tạo thành một nhóm thứ 3 gọi là nhóm hỗn hợp. Các tế bào nấm nhầy thuộc cả ba nhóm đều phải băng qua cầu muối để có thể lấy được thức ăn, và kết quả là nhóm tế bào hỗn hợp di chuyển cũng nhanh như nhóm kinh nghiệm, nhanh hơn nhóm ngây thơ.

Điều này chứng tỏ kiến thức về sự vô hại của muối đã được chia sẻ từ nhóm kinh nghiệm sang nhóm ngây thơ khi chúng được kết hợp lại. Bất kể trong tổ hợp có ba hay bốn tế bào, chỉ cần có 1 tế bào của nhóm kinh nghiệm thì những tế bào còn lại đều được truyền thông tin.

Các tế bào này được huấn luyện trong phòng thí nghiệm.

Để kiểm tra sự chuyển giao thông tin có thực sự diễn ra hay không, nhóm đã chia thành hai nhóm nhỏ đó là nhóm hỗn hợp 1 giờ và nhóm hỗn hợp 3 giờ để thực hiện lại thí nghiệm cầu muối.

Kết quả, chỉ có những tế bào trong nhóm hỗn hợp 3 giờ có thể đi qua muối trong khi những tế bào ngây thơ và hỗn hợp 1 giờ bị chậm lại do phải né tránh muối trên đường đi. Kết quả trên đã cho thấy khả năng học hỏi của các tế bào nấm nhầy.

Khi quan sát bằng kính hiển vi, nhóm nghiên cứu nhận thấy sau 3 giờ kết hợp, một tĩnh mạch được hình thành tại các điểm tiếp xúc giữa các tế bào. Tĩnh mạch này chắc chắn là nơi trao đổi thông tin của các tế bào với nhau.

Hình thức truyền những thông tin này chính là thách thức mà nhóm nghiên cứu cần làm sáng tỏ, đồng thời cần kiểm tra xem bao nhiêu thông tin có thể được truyền trong một lần. Nếu tế bào A có thể tránh được muối và tế bào B có thể tránh cà phê thì khi kết hợp liệu cả hai kiến thức trên có được truyền đi hay không?

Trong khi các vấn đề sinh học của thuật toán vẫn còn phải được xác định, nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc vào các cơ chế nguyên thủy của quá trình ra quyết định và cho thấy rằng các nguyên tắc cơ bản của việc ra quyết định, xử lý thông tin và nhận thức được chia sẻ giữa các hệ thống sinh học là cực kỳ đa dạng.

Các nhà nghiên cứu còn phát hiện nấm nhầy Physarum polycephalum có thể tái hấp thu các bộ phận của cơ thể nếu nó kéo dài các ống thăm dò vào một khu vực không thích hợp hoặc không có gì đáng quan tâm. Nhưng khi nó đã tìm thấy và ăn một bữa ăn bổ dưỡng, những ống dày đó vẫn ở nguyên vị trí để nó có thể nhanh chóng quay trở lại vị trí nếu thức ăn xuất hiện trở lại.

Nấm nhầy Physarum polycephalum có thể tái hấp thu các bộ phận của cơ thể.

Nhà vật lý sinh học Mirna Kramar thuộc Viện Max Planck ở Đứccho biết: "Quá trình làm mềm dần dần là nơi phát huy những dấu ấn hiện có của các nguồn thực phẩm trước đó và là nơi thông tin được lưu trữ và truy xuất. Các sự kiện cấp liệu trong quá khứ được nhúng vào hệ thống phân cấp đường kính ống, cụ thể là trong cách sắp xếp các ống dày và mỏng trong mạng lưới. Đối với hóa chất làm mềm hiện đã được vận chuyển, các ống dày trong mạng hoạt động như đường cao tốc trong mạng lưới giao thông, cho phép nhanh chóng vận chuyển trên toàn bộ sinh vật. Những cuộc gặp gỡ trước đây in sâu vào kiến trúc mạng có ý nghĩa quyết định về hướng di cư trong tương lai".

Điều đó có nét tương đồng với cách bộ não con người hoạt động. Người ta phải thận trọng khi vẽ các điểm tương đồng giữa nấm mốc và não người, nhưng có một số điểm tương đồng thú vị có thể giúp chúng ta hiểu cách mã hóa thông tin hoạt động trong các loại sinh vật khác nhau.

Trong trường hợp này, các khớp thần kinh, nơi gửi thông tin giữa các tế bào thần kinh, tăng cường khi chúng ta học hỏi và phát triển mạnh hơn khi chúng ta sử dụng chúng, nhưng có thể phát triển yếu hơn nếu chúng ta không làm vậy, điều này gần giống với các ống của tảng chất nhờn, chúng sẽ phát triển dày hơn tại các vị trí của quan tâm, nhưng sẽ chết đi hoặc được tái hấp thu nếu sự hiện diện của chúng không còn hữu ích cho sinh vật.

"Đáng chú ý là sinh vật dựa vào một cơ chế đơn giản như vậy nhưng lại điều khiển nó theo một cách tinh vi như vậy. Những kết quả này cho thấy một phần quan trọng của câu đố trong việc tìm hiểu hành vi của sinh vật cổ đại này đồng thời chỉ ra các nguyên tắc phổ biến cơ bản về hành vi", nhà vật lý sinh học Karen Alim thuộc Viện Max Planck ở Đức nói.

Cập nhật: 03/03/2021 Tổng Hợp