Imagine que você está andando por uma floresta e rola um tronco com o pé. Espalhando-se em sua parte inferior está algo úmido e amarelo – um pouco como algo que você pode ter espirrado? se esse algo fosse amarelo-banana e se espalhasse em elegantes galhos fractais.
O que você veria é a forma de plasmódio de Physarum polycephalum, o mofo viscoso de muitas cabeças. Como outros bolores limosos encontrados na natureza, ele desempenha 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 é apenas uma célula. Essa espécie de mofo limoso prosperou, mais ou menos inalterada, por um bilhão de anos em seus habitats úmidos e decadentes.
E, na última década, mudou 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 minúsculos micróbios podem aprender. Isso lhe dá um pouco de humildade.”
P. polycephalum – adoravelmente apelidado de “The Blob” por Dussutour – não é exatamente raro. Pode ser encontrado em ambientes escuros, úmidos e frescos, como a serapilheira no chão da 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 nos outros três reinos.
Ele começa sua vida como muitas células individuais, cada uma com um único núcleo. Então, eles se fundem para formar o plasmódio, o estágio vegetativo da vida em que o organismo se alimenta e cresce.
Nesta forma, espalhando-se nas veias para procurar comida e explorar seu ambiente, ainda é uma única célula, mas contendo milhões ou mesmo 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. Ele precisa buscar comida e evitar o perigo. Precisa encontrar as condições ideais para seu ciclo reprodutivo. E é aí que nosso amiguinho amarelo fica realmente interessante. P. polycephalum não possui sistema nervoso central. Nem sequer tem tecidos especializados.
No entanto, pode resolver quebra-cabeças complexos, como labirintos de labirinto, e lembrar de novas substâncias. O tipo de tarefas que costumávamos pensar que apenas os animais poderiam realizar.
“Estamos falando de cognição sem cérebro, obviamente, mas também sem nenhum neurônio. da Universidade Macquarie, na Austrália, ao ScienceAlert em 2021.
“Ao fornecer os mesmos desafios de resolução de problemas que tradicionalmente demos a animais com cérebros, 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 – nem sempre é necessário.”
P. polycephalum é bem conhecido pela ciência. Décadas atrás, era, como explicou o físico Hans-Günther Döbereiner, da Universidade de Bremen, na Alemanha, o “cavalo de batalha da biologia celular”. Era fácil clonar, manter e estudar.
No entanto, à medida que nossos kits de ferramentas de análise genética evoluíram, organismos como camundongos ou linhagens de células como HeLa assumiram o controle e P. polycephalum caiu no esquecimento.
Em 2000, o biólogo Toshiyuki Nakagaki do RIKEN no Japão tirou o bichinho da aposentadoria – e não para a biologia celular. Seu artigo, publicado na Nature, tinha o título “Resolução de labirintos por um organismo amebóide” – e foi exatamente isso que P. polycephalum havia feito.
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 aconteceu.
Os resultados foram impressionantes. Este pequeno organismo acelular estranho conseguiu encontrar a rota mais rápida através de todos os labirintos jogados nele.
“Isso desencadeou uma onda de pesquisas sobre com quais outros tipos de cenários mais difíceis podemos testar o mofo”, disse Reid.
“Praticamente todos eles foram surpreendentes de uma forma ou de outra, e surpreenderam os pesquisadores em como o bolor realmente funcionava. Também revelou algumas limitações. Mas, principalmente, tem sido uma viagem de revelação sobre como essa simples criatura pode realizar tarefas. que sempre foram dados e pensados para ser o domínio de organismos superiores.”
Cheio de surpresas
Nakagaki recriou o metrô de Tóquio, com os nós da estação marcados com aveia; P. polycephalum recriou quase exatamente – exceto que a versão do molde de limo era mais robusta a danos, em que se um link fosse cortado, 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 P. polycephalum pode “lembrar” onde já encontrou comida com base na estrutura das veias nessa área. Isso seguiu pesquisas anteriores de Dussutour e seus colegas, que descobriram que bolhas de bolor viscoso podiam aprender e lembrar de substâncias que não gostavam e comunicar essa informação a outras bolhas de bolor limoso depois de fundidas.
“Ainda estou impressionado como, de certa forma, eles são complexos porque sempre surpreendem em um experimento, eles nunca fariam exatamente o que você escolhe fazer”, disse Dussutour.
Em um exemplo, sua equipe estava testando um meio de crescimento usado para células de mamíferos e queria ver se o lodo gostaria.
“Ele odiava. Começou construindo essa estranha estrutura tridimensional para que pudesse seguir na liderança e escapar. E eu fiquei tipo, ‘Oh meu Deus, este organismo’.”
Uma rede de processamento
Embora seja tecnicamente um organismo unicelular, P. polycephalum é considerado uma rede, exibindo comportamento coletivo. Cada parte do molde de limo opera de forma independente e compartilha informações com suas seções vizinhas, sem processamento centralizado.
“Acho que a analogia seria neurônios em um cérebro”, disse Reid. “Você tem esse cérebro que é composto de muitos neurônios – é o mesmo para o mofo limoso.”
Physarym polycephalum, “The blob”
? Audrey Dussutour (@Docteur_Drey) April 3, 2021
Network emergence
Oscillation waves#blob pic.twitter.com/kJUhH0w05a
surgimento da rede
ondas de oscilação
Essa analogia com o cérebro é realmente intrigante, e não seria a primeira vez que P. polycephalum é comparado a uma rede de neurônios. A topologia e estrutura das redes cerebrais e bolhas de bolor limoso são muito semelhantes, e ambos os sistemas exibem oscilações.
Não está totalmente claro como a informação é propagada e compartilhada no bolor limoso, mas sabemos que as veias de P. polycephalum se contraem para atuar como uma bomba peristáltica, empurrando o fluido citoplasmático de seção em seção. E as oscilações nesse fluido parecem coincidir com encontros com estímulos externos.
“Acredita-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 vai a um determinado alimento, ele muda o padrão de oscilação quando encontra o açúcar: ele começa a oscilar mais rápido. onde a comida foi encontrada.”
Ele e seus colegas publicaram um artigo em 2021 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 ela 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.”
definindo cognição
Por mais emocionantes que pareçam suas aventuras, qualquer pesquisador que trabalhe com ele lhe dirá que P. polycephalum não é, em si, um cérebro. Não é capaz de processamento de alto nível ou raciocínio abstrato, até onde 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 fazê-lo e não mostra sinais de ir nessa direção (embora se algum escritor de ficção científica gostar da ideia, sinta-se à vontade para correr com ela).
Em termos de biologia geral, o bolor limoso é extremamente simples. E por esse mesmo fato, está mudando a forma como entendemos a resolução 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, disse Reid, “mas isso em si é uma das coisas bonitas do sistema”.
Em certo sentido, deixa-nos com um organismo – uma bolha úmida, viscosa e amante da umidade – cuja cognição é fundamentalmente diferente da nossa. E, assim como o metrô de Tóquio, isso pode nos ensinar novas maneiras de resolver nossos próprios problemas.
“Ele está nos ensinando sobre a natureza da inteligência, realmente, desafiando certas visões e basicamente ampliando o conceito”, disse 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 08/11/2022 15h45
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