外表看似史萊姆，智慧卻過於常人的多頭絨泡黏菌！
多頭絨泡黏菌不只會走迷宮，還有找出最短距離的超能力。
撰文｜許翠庭
● 多頭絨泡黏菌是一種原生質體黏菌
還記得〈成就群體的細胞性黏菌，如何對付叛徒！〉文中提到的黏菌嗎？黏菌是一群生活習性相似的原生生物的統稱，分為「細胞性黏菌（cellular slime mold）」和「原生質體黏菌（plasmodial slime mold）」兩大類。其中，細胞性黏菌平時則是單細胞狀態，各自四處覓食，到了要繁殖時，會散發出化學訊號，把各處的單細胞集合起來，組合成一隻有點像蛞蝓的多細胞生物。這隻「類蛞蝓」會爬到適宜繁殖的地方，然後變形、長出一個有柄的孢子囊，散佈更多的黏菌孢子。
而原生質體黏菌平時是一團肉眼可見的多核細胞質，會到處爬動尋找食物，到了要繁殖時會長出頂端有孢子囊的子實體，並散發出孢子。今天，我們的主角就是一種原生質體黏菌──多頭絨泡黏菌（Physarum polycephalum）。
● 運輸科學界的寵兒
多頭絨泡黏菌是亮麗的鮮黃色。由於常見、容易飼養等特點，多頭絨泡黏菌雀屏中選，成為原生質體黏菌中的模式生物，也就是說，它們常常被人類拿來進行各種實驗。那麼，什麼樣的實驗可以用上多頭絨泡黏菌呢？令人意外的是，由於它們尋找最短路徑的能力，它們在運輸科學界的表現最為亮眼。
人類發現多頭絨泡黏菌擁有尋找最短路徑的能力，最早是來自日本科學家中垣俊之於2000年的研究。在這個研究中，中垣俊之和他的團隊在培養皿中設置迷宮，在迷宮兩端放置多頭絨泡黏菌最喜歡的食物──麥片，然後把多頭絨泡黏菌放在培養皿中。一開始，黏菌胡亂爬動，直到黏菌充滿整個迷宮以後，神奇的事情發生了！黏菌開始縮回走錯路的分支，只留下最短路徑，最後只剩下最短、最有效率的一條路線，完全沒有繞遠路。
這個實驗令日本運輸科學家渡邊信靈機一動，在培養皿中畫上東京的地圖，並在各大地鐵站放上麥片。由於黏菌不喜歡光，渡邊信在東京地圖上不適合進行工程的地區照光，模擬山坡、湖泊等不適合進行工程的環境。果然，黏菌很快的形成了一個東京地鐵路網圖，每一條都符合東京地鐵的工程師們精密計算過的最短路線。這個實驗被大量複製，例如美國科學家安德魯．阿達瑪斯基（Andrew Adamatzky）就用把麥片放在美國各大都市，黏菌畫出了美國高速公路路網圖；之後，他又把麥片放在歐亞大陸二十四個城市，畫出了重合度很高的絲路地圖。
● 搞笑諾貝爾獎之外
這項發現令中垣俊之贏得了2010年的搞笑諾貝爾獎（Ig Nobel Prize）。然而，除了贏得搞笑諾貝爾獎這件事，可以作為茶餘飯後的趣談之外，這個實驗還能帶給我們什麼啟示呢？
黏菌不具有任何神經系統，當然也不具備腦部這種構造，卻能得出和腦部發達的人類相同的計算結果。它們究竟是怎麼做到的呢？
德國馬克思普朗克研究所的米爾納．克拉瑪（Mirna Kramar）與凱倫．阿利姆（Karen Alim）在2021年發現，當黏菌碰觸到食物時，黏菌體內的管道管壁會軟化，使得管道變寬，更多的細胞質液能通過。最短路線的管道，由於接觸到的食物刺激最多，管道自然也最寬，最多細胞質液可通過；而那些繞路的管道，裡面的細胞質液都被導流到最短路徑去，自然就慢慢萎縮掉了。黏菌就是靠著這種方法，來「記住」通往食物最短的路徑。
這裡描述的「記住」是怎麼回事呢？一般而言，我們在討論「智慧」時，都只限於討論擁有腦部和神經系統的生物。然而，黏菌既沒有腦，也沒有神經系統，卻能做到記憶、決策等，與擁有腦部和神經系統的生物一樣的事情。仔細想想，我們的腦和神經系統，不也是透過化學物質和電流的變化，來反應和儲存資訊的嗎？這和黏菌使用管壁的軟化與否來進行記憶和決策，又有什麼本質上的差別呢？
黏菌的故事告訴我們，或許，人類對於「智慧生物」的定義需要改一改了。
參考資料：
- Nakagaki et al. Nature. 2000. https://www.nature.com/articles/35035159
- Science. 2000. https://www.science.org/content/article/slimy-not-stupid
- Kramar& Alim. PNAS. 2021.https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2007815118