单细胞生物竟具备“高智商”行为!搁置百年的生物学大发现被证实( 二 )


大获当作功的 “兼职” 项目
就像原本糊口在一个完全适宜栖身的水坑里的生物一样 , 俄然呈现的粉末刺激让 Gunawardena 感应不太舒畅 , 于是他决议追踪 1967 年的那项研究 。
成果令他惊奇的是 , 他发现那些后来反复 Jennings 尝试的研究者 , 因为无法找到 S. roeselii , 便利用了另一种分歧的物种 Stentor couleus , 而这种单细胞生物它更喜好四处漂浮 , 而不是本家儿动吸附食物 。
Gunawardena 认为 , 他们没能重实际验成果也就层见迭出了 。 于是 , 他试图精确地复制 Jennings 昔时的尝试 。 但作为办理着一所专注于分子信息处置医学尝试室的数学家 , 他发现很难说服身边人 。
“我一向在我的尝试室小组会议上提出这个设法 , 说它告诉我们一些关于单细胞的能力 。 我们不再以这种体例思虑细胞是若何工作的 , 不出所料 , 没有人感乐趣 。 这是古老的汗青 , 这是描述性的生物学 , 所有这些年青、伶俐的学生都不肯接触的工具 。 ”Gunawardena 说 。
大约八年前 , 一名本科练习生 Joseph Dexter 也被这个设法所吸引 , 后来他当作为 Gunawardena 的博士生 , 此刻是英国达特茅斯大学 Neukom 计较科学研究所的研究员 。 Gunawardena 的对峙 , 最终让 Dexter 的同事、现为英国剑桥大学研究组组长的 Sudhakaran Prabakaran 对这一发现也发生了乐趣 。
因为无法按捺的好奇心和汗青感 , 在没有正式帮助的环境下 , 他们三人起头了一个历时数年的副业项目 。
Dexter 和 Prabakaran 设计并进行了尝试 , 他们的第一个挑战是找到 S. roeselii 。 他们处处寻找 , 甚至跑到本地的水池里搜寻 。 最终 , 他们在英国找到了一家供给商 , 这家供给商从一个高尔夫球场的水池采购生物 , 然后把它们运到大西洋对岸 。
研究小组成立了一个尝试装配 , 装备了视频显微镜和微定位系统 , 以精确地传送刺激物到 S. roeselii 的 “嘴巴” 四周 。 他们最初利用胭脂红粉 , 但几乎没有反映 , 颠末频频试验 , 发现微型塑料珠是有用的 。
令他们欢快的是 , 这三人当作功地再现了 Jennings 百年前曾经描述过的所有行为 。
可是 , 他们并没有看到 Jennings 所记实的谙练有序的行为条理 。 相反 , 这些尝试对象之间似乎存在着半斤八两大的差别 , 一个样本在缩短前可能会弯曲和改变其纤毛 , 另一个样本可能只会频频缩短 , 而另一个则会瓜代弯曲和缩短 。
为了进一步探讨现象背后的原因 , 这三小我依靠他们作为定量生物学家的焦点专业常识 , 开辟了一种方式 , 将他们看到的分歧行为编码当作一系列符号 , 然后利用统计阐发来寻找纪律 。
肉眼不雅察的掉败 , 却不测经由过程这三小我的数学常识获得了发现 , 阐发显示 , 这些单细胞生物确实存在一个行为递进策略 。 当面临刺激物时 , S. roeselii 凡是会同时弯曲和改变它的纤毛 。 若是刺激持续 , 它就会缩短或摆脱 , 然后游走 。 后一种行为几乎老是发生在前一种行为之后 , 并且这些生物在没有起首缩短的环境下从不摆脱 , 这表白了存在一种优先级的行为挨次 。

单细胞生物竟具备“高智商”行为!搁置百年的生物学大发现被证实

文章插图

图 | 面临刺激物 , S. roeselii 起首会弯下身子 , 改变纤毛的跳动 , 将微粒用口腔摈除(来历:Dexter et al, 2019)
单细胞生物竟具备“高智商”行为!搁置百年的生物学大发现被证实

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图 | 若是弯曲和纤毛改变不敷 , S. roeselii 将缩短 , 摆脱和游走(来历:Dexter et al, 2019)
“它们先做简单的工作 , 但若是您继续刺激 , 它们 “决议” 测验考试其他工作 。 S. roeselii 没有大脑 , 但似乎有某种机制 , 现实上 , 一旦感受刺激持续太久就会让它‘改变本家儿意’ 。 ”Gunawardena 说 , “这种条理布局给人一种形象的感受 , 让人感受这个单细胞生物内部正在进行某种相对复杂的决议计划计较 , 衡量执行一种行为与执行另一种行为哪个更好 。 ”

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