Physarum polycephalum: una melma intelligente

Una melma mobile e giallina dall’aspetto mucoso ed una consistenza molliccia non devono per forza indurci un conato di vomito, o almeno non solo. Al di lá del suo aspetto ripugnante, Physarum polycephalum ci riserva un’affascinante sorpresa: la capacitá di apprendimento in assenza di un “cervello” pensante.

Ma chi è Physarium polycephalum? Ebbene, non si tratta né di in fungo tantomeno di una muffa nonostante il suo nome possa portare facilmente in errore l’immaginario  collettivo. E’ un organismo ameboide unicellulare appartenente al regno dei Protisti ed in particolare al gruppo Amoebozoa, la cui presenza è abbastanza comune in ambienti molto umidi e ombreggiati. Si tratta di uno dei microbi piú malleabili in coltura e spesso utilizzato come modello animale per lo studio del comportamento ameboide e la motilitá cellulare. La sua particolare destrezza a muoversi in percorsi labirintici ha stimolato lo studio di una sua intelligenza intrinseca. Una sorta di memoria esterna che consentirebbe a Physarium Polycephalum di ricordare i percorsi già esplorati e farne tesoro per i successivi spostamenti: nient’altro che apprendimento e capacità decisionale, ma curiosamente in un organismo assolutamente privo di un’architettura neuronale.

Un recente approfondimento in quest’ ambito ci arriva dallo studio compiuto da un gruppo di ricercatori francesi del CRCA (Centre on Animal Cognition) dell’Università di Tolouse, che hanno indagato il trasferimento diretto di un comportamento appreso in un processo di fusione cellulare da parte di Physarium polycephalum.

Quest’organismo melmoso esplora l’ambiente circostante utilizzando delle strutture estendibili tubulari chiamate pseudopodi, attraverso le quali é in grado raggiungere delle fonti di cibo o, alternativamente, di sfuggire alla presenza di ambienti sfavorevoli, come ad esempio dalla presenza di sostanze repellenti naturali, mediante un meccansimo di chemiotassi.

I primi esperimenti condotti dai ricercatori si sono focalizzati sullo studio della capacità di adattamento di diversi individui di Physarium polycephalum alla presenza di sostanze repellenti tra cui una soluzione salina di NaCl, la caffeina o la quinina all’interno di un sistema costituito da due piastre agar connesse da un ponte in agar gel. Il ripetuto attraversamento forzato del ponte (vedi foto) al fine di raggiungere un’appetibile fonte di cibo determinava l’acquisizione di un’abilitá da parte degli individui continuamente esposti a tale modello comportamentale.

Individui adattati di Physarum polycephalum (H) si fondono con individui “naive” (N). Lo pseudopodo consente all’organismo di attraversare il ponte d’agar per raggiungere la fonte di cibo. Nello zoom è visibile la fusione tra i due tipi di individui.

In un primo momento, che potremmo chiamare di acclimazione, Physarium polycephalum presentava un atteggiamento avverso nei confronti della presenza del repellente, mentre nei giorni successivi, gli individui “adattati” riuscivano ad attraversare il ponte in agar gel in maniera sempre più rapida verso la fonte di cibo.

Allo stesso tempo, gli studiosi hanno osservato che Physarium polycephalum non solo era capace di apprendere un determinato profilo comportamentale (come l’ignorare la presenza di un repellente) ma anche di trasferire questa conoscenza ad altri individui non-adattati attraverso un meccanismo di interazione sociale molto interessante. Quando individui adattati e non entravano in contatto tra di loro mettevano in atto un processo di fusione cellulare al seguito del quale gli individui adattati trasmettevano agli altri il comportamento non avverso alla presenza del repellente, in maniera del tutto proporzionale al numero di organismi adattati presenti nella comunità multicellulare e al tempo di fusione cellulare previo allo spostamento chemotattico.

Si tratta di risultati incredibilmente interessanti perchè mettono alla luce l’indipendenza da un complesso sistema neuronale per organismi evolutivamente primitivi capaci di reagire a stimoli esterni ripetuti. Sebbene il condizionamento operante era già stato precedentemente dimostrato in Physarium polycephalum attraverso esperimenti di spostamenti labirintici, qui andiamo oltre “il cane di Pavlov” della muffa melmosa e scopriamo una nuova abilità: l’interazione sociale.

Dussutour, il principale ricercatore coinvolto in questo studio, afferma che il loro prossimo obbiettivo sarà quello di verificare la capacitá di adattamento di individui di Physarium polycephalum al contemporaneo uso di varie sostanze repellenti, come la quinina e altre soluzioni saline, e pertanto l’abilità di conservare la diversa tipologia di informazioni acquisite. In sostanza, quindi, verificare il grado e la complessitá di apprendimento conoscitivo scoperto in questi organismi.

Serena Galiè

Fonti:

  • Direct transfer of learned behaviour via cell fusion in non-neural organisms (Vogel et al., 2016)
  • https://news.cnrs.fr/articles/brainless-slime-can-share-learned-knowledge

Informazioni su Serena Galié 10 Articoli
Laureata in Biotecnologie Mediche con curriculum internazionale in Management in Medical Biotechnology presso l'Università Alma Mater Studiorum di Bologna. Master in Biotechnology of Environment and Health presso l'Università di Oviedo, in Spagna. Attualmente studentessa di un PhD in Nutrizione e Metabolismo presso l'Università Rovira I Virgili, a Tarragona in Spagna.

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