Este Slime Estranhamente Inteligente está redefinindo nossa compreensão da inteligência

(Audrey Dussutour / CNRS)

Imagine que você está entrando em uma floresta e rola sobre um tronco caído com o pé. Espalhando-se na parte inferior, há algo úmido e amarelo – um pouco como algo que você pode ter espirrado, se esse algo fosse amarelo-banana e se espalhou em elegantes ramos fractais.

O que você está vendo é a forma plasmódio de Physarum polycephalum, o bolor limoso de várias cabeças. Como outros fungos viscosos encontrados na natureza, ele cumpre um importante papel ecológico, auxiliando na decomposição da matéria orgânica para reciclá-la na cadeia alimentar.

Este pequeno organismo bizarro não tem cérebro ou sistema nervoso – seu corpo amarelo brilhante e inchado é apenas uma célula. Essa espécie de fungo viscoso tem prosperado, mais ou menos inalterada, por um bilhão de anos em seus habitats úmidos e decadentes.

E, na última década, tem mudado a forma como pensamos sobre cognição e resolução de problemas.

“Acho que é o mesmo tipo de revolução que ocorreu quando as pessoas perceberam que as plantas podiam se comunicar umas com as outras”, disse a bióloga Audrey Dussutour, do Centro Nacional Francês de Pesquisa Científica.

“Mesmo esses pequenos micróbios podem aprender. Isso lhe dá um pouco de humildade.”

P. polycephalum em seu habitat natural. (Kay Dee / iNaturalist, CC BY-NC)

P. polycephalum – adoravelmente apelidado de “A bolha” por Dussutour – não é exatamente raro. Ele pode ser encontrado em ambientes escuros, úmidos e frios, como a serapilheira no solo de uma floresta. Também é muito peculiar; embora o chamemos de ‘molde’, na verdade não é fungo. Nem é animal ou vegetal, mas um membro do reino protista – uma espécie de grupo abrangente para qualquer coisa que não possa ser categorizada nitidamente nos outros três reinos.

Ele começa sua vida com o número de células individuais, cada uma com um único núcleo. Em seguida, eles se fundem para formar o plasmódio, a fase vegetativa da vida em que o organismo se alimenta e cresce.

Nessa forma, espalhando-se nas veias em busca de alimento e explorar seu ambiente, ainda é uma única célula, mas contendo milhões ou até bilhões de núcleos nadando no fluido citoplasmático confinado dentro da membrana amarelo-brilhante.

Cognição sem cérebro

Como todos os organismos, P. polycephalum precisa ser capaz de tomar decisões sobre seu ambiente. Precisa buscar comida e evitar o perigo. Precisa encontrar as condições ideais para seu ciclo reprodutivo. E é aqui que nosso amiguinho amarelo fica realmente interessante. P. polycephalum não tem sistema nervoso central. Nem mesmo tem tecidos especializados.

Ainda assim, ele pode resolver quebra-cabeças complexos, como labirintos de labirinto, e lembrar novas substâncias. O tipo de tarefa que costumávamos pensar que apenas animais poderiam realizar.

“Estamos falando de cognição sem cérebro, obviamente, mas também sem neurônios. Portanto, os mecanismos subjacentes, toda a estrutura arquitetônica de como ela lida com as informações é totalmente diferente da maneira como seu cérebro funciona”, biólogo Chris Reid da Macquarie University, na Austrália, disse ao ScienceAlert.

“Ao fornecer a ele os mesmos desafios de resolução de problemas que tradicionalmente atribuímos aos animais com cérebro, podemos começar a ver como esse sistema fundamentalmente diferente pode chegar ao mesmo resultado. É onde fica claro que para muitos desses coisas – que sempre pensamos que exigiam um cérebro ou algum tipo de sistema de processamento de informações superior – isso nem sempre é necessário. ”

(David Villa / ScienceImage / CBI / CNRS)

P. polycephalum é bem conhecido pela ciência. Décadas atrás, era, como explica o físico Hans-Günther Döbereiner, da Universidade de Bremen, na Alemanha, o “burro de carga da biologia celular”. Era fácil de clonar, manter e estudar.

No entanto, à medida que nossos kits de ferramentas de análise genética evoluíram, organismos como camundongos ou linhagens celulares como HeLa assumiram o controle e P. polycephalum caiu no esquecimento.

Em 2000, o biólogo Toshiyuki Nakagaki da RIKEN no Japão tirou a pequena besta da aposentadoria – e não para a biologia celular. Seu artigo, publicado na Nature, trazia o título “Maze-solving by an ameboid organism” – e foi exatamente isso que o P. polycephalum fez. Nakagaki e sua equipe colocaram um pedaço de plasmódio em uma extremidade de um labirinto, uma recompensa alimentar (aveia, porque P. polycephalum adora bactérias de aveia) na outra, e observaram o que acontecia.

Os resultados foram impressionantes. Este pequeno organismo acelular estranho conseguiu encontrar a rota mais rápida através de cada labirinto lançado nele.

“Isso desencadeou uma onda de pesquisas sobre os outros tipos de cenários mais difíceis com os quais podemos testar o bolor limoso”, diz Reid.

“Praticamente todos eles surpreenderam de uma forma ou de outra e surpreenderam os pesquisadores em como o bolor limoso realmente funcionava. Ele também revelou algumas limitações. Mas, principalmente, foi uma viagem de revelação sobre como essa criatura simples pode realizar tarefas que sempre foram dados e considerados domínio de organismos superiores. ”

Cheio de surpresas

Nakagaki recriou o metrô de Tóquio, com os nós das estações marcados com aveia; P. polycephalum o recriou quase exatamente – exceto que a versão do bolor limoso era mais resistente a danos, em que se um link fosse rompido, o resto da rede poderia continuar.

Ainda outra equipe de pesquisadores descobriu que o protista poderia resolver com eficiência o problema do caixeiro viajante, uma tarefa matemática exponencialmente complexa que os programadores usam rotineiramente para testar algoritmos.

No início deste ano, uma equipe de pesquisadores descobriu que o P. polycephalum pode “lembrar” onde havia anteriormente encontrado alimento com base na estrutura das veias dessa área. Isso ocorreu após uma pesquisa anterior de Dussutour e seus colegas, que descobriram que bolhas de bolor limoso podem aprender e lembrar substâncias de que eles não gostam e comunicar essa informação a outras bolhas de bolor limoso, uma vez que se fundem.

“Ainda estou surpreso com o quão, de certa forma, eles são complexos, porque sempre surpreendem você em um experimento, eles nunca fariam exatamente o que você escolheria”, diz Dussutour.

Em uma ocasião, sua equipe estava testando um meio de crescimento usado para células de mamíferos e queria ver se o limo gostaria.

“Ele odiava. Ele começou a construir uma estrutura tridimensional esquisita para que pudesse ir na frente e escapar. E eu fiquei tipo, ‘meu Deus, esse organismo’.”

Uma rede de processamento

Embora seja tecnicamente um organismo unicelular, P. polycephalum é considerado uma rede, exibindo um comportamento coletivo. Cada parte do molde de limo está operando de forma independente e compartilhando informações com as seções vizinhas, sem processamento centralizado.

“Acho que a analogia seria neurônios em um cérebro”, diz Reid. “Você tem um cérebro que é composto de muitos neurônios – é o mesmo para o bolor limoso.”

Essa analogia do cérebro é realmente intrigante, e não seria a primeira vez que P. polycephalum seria comparado a uma rede de neurônios. A topologia e a estrutura das redes cerebrais e bolhas de fungos viscosos são muito semelhantes, e ambos os sistemas exibem oscilações.

Não está totalmente claro como a informação é propagada e compartilhada no fungo viscoso, mas sabemos que as veias do P. polycephalum se contraem para agir como uma bomba peristáltica, empurrando o fluido citoplasmático de seção em seção. E as oscilações neste fluido parecem coincidir com encontros com estímulos externos.

“Pensa-se que essas oscilações transmitem informações, processam informações, pela maneira como interagem e realmente produzem o comportamento ao mesmo tempo”, disse Döbereiner ao ScienceAlert.

“Se você tem uma rede de Physarum indo para um determinado alimento, ela muda o padrão de oscilação quando encontra açúcar: ela começa a oscilar mais rápido. Por causa dessas oscilações mais rápidas, todo o organismo começa a mudar seu padrão de oscilação e começa a fluir na direção onde a comida foi encontrada. ”

Ele e seus colegas publicaram recentemente um artigo demonstrando que essas oscilações são extraordinariamente semelhantes às oscilações vistas em um cérebro, apenas um sistema hidrodinâmico em vez de sinais elétricos.

“O que é relevante não é tanto o que oscila e como a informação é transportada”, explica ele, “mas que oscila e que uma topologia é relevante – é um neurônio conectado a 100 neurônios ou apenas a dois; é um neurônio conectado apenas a seus vizinhos ou está conectado a outro neurônio muito distante. ”

P. polycephalum crescendo em um modelo em tamanho natural de um crânio humano. (Andrew Adamatzky, Artificial Life, 2015)

Definindo cognição

Por mais emocionantes que possam parecer suas escapadas, qualquer pesquisador que trabalhe com ele dirá que o P. polycephalum não é, em si mesmo, um cérebro. Não é capaz de processamento de nível superior ou raciocínio abstrato, pelo que podemos dizer.

Nem é, por mais intrigante que a noção possa parecer, provável que evolua para algo como um cérebro. O organismo teve um bilhão de anos para fazer isso e não mostra nenhum sinal de ir nessa direção (embora se algum escritor de ficção científica por aí gostarem da ideia, fique à vontade para segui-la).

Em termos de biologia geral, o bolor limoso é extremamente simples. E por isso mesmo, está mudando a forma como entendemos a solução de problemas.

Assim como outros organismos, ele precisa de comida, precisa navegar em seu ambiente e precisa de um lugar seguro para crescer e se reproduzir. Esses problemas podem ser complexos, mas P. polycephalum pode resolvê-los com sua arquitetura cognitiva extremamente limitada. Ele o faz de maneira simples e com suas próprias limitações, diz Reid, “mas isso em si é uma das coisas bonitas sobre o sistema”.

Em certo sentido, ele nos deixa com um organismo – uma bolha úmida, pegajosa e que ama a umidade – cuja cognição é fundamentalmente diferente da nossa. E, assim como o metrô de Tóquio, pode nos ensinar novas maneiras de resolver nossos próprios problemas.

“Está nos ensinando sobre a natureza da inteligência, realmente, desafiando certas visões e basicamente ampliando o conceito”, diz Reid.

“Isso nos força a desafiar essas crenças antropocêntricas de longa data de que somos únicos e capazes de muito mais do que outras criaturas.”


Publicado em 14/06/2021 02h24

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