Physarum polycephalum

Physarum polycephalum Descrizione di questa immagine, commentata anche di seguito Plasmoda di Physarum polycephalum (in giallo) formato sulla corteccia di un albero. Classificazione secondo MycoBank
Regno Protozoi
Divisione mixomicota
Classe mixomiceti
Ordine Physarales
Famiglia Physaraceae
Genere Physarum

Specie

Physarum polycephalum
Schwein. , 1822

Physarum polycephalum , più comunemente chiamato blob , è una specie unicellulari di Mixomycete del ordine di Physarales vivere in un luogo fresco, ambienti umidi come lettiera o il legno morto della foresta. Questo amibozoo è stato classificato dal 2015 tra i micetozoi .

Organismo in grado di assumere varie forme, il Physarum polycephalum , pur non essendo dotato di cervello, è dotato di determinate capacità di apprendimento. Come i funghi , di cui non fa parte, questo organismo unicellulare ha migliaia di repliche del suo nucleo (che ne consentono la frammentazione e la fusione dei frammenti), il che ha dato luogo a un errore storico: si è creduto a lungo che questo cellula gigante era un fungo e che aveva diversi nuclei, e Physarum polycephalum è stato quindi a lungo chiamato "fungo" e "polinucleare".

Nome scientifico e nickname dei media media

Il suo nome binomiale Physarum polycephalum gli fu dato nel 1822 dal micologo americano Lewis David von Schweinitz . Questa miscela di greco e latino significa letteralmente "vescica piccola" e "con molte teste". Questo nome scientifico ha molti sinonimi, tra cui Didymium o Lignydium invece di Physarum .

Nel XXI °  secolo , lo stampo melma è stata soprannominata "blob" in riferimento ad altri usi della parola blob Questo link rimanda a una pagina di disambiguazione (anche se gli anglofoni non utilizzano questo termine per lo stampo melma), tra cui il film di fantascienza The Blob d 'Irvin S. Yeaworth Jr. Questo film, uscito nel 1958 , ha come protagonista un alieno gigante e viscido che si ingrandisce inghiottendo gli abitanti (la cellula di Physarum polycephalum , raddoppia di dimensioni ogni giorno).

Il termine blob è ancora oggi ampiamente utilizzato dalla stampa e dai media francofoni in generale.

Caratteristiche

Visibile ad occhio nudo, Physarum polycephalum è solitamente di colore giallo, nutrendosi di spore e sporofori di funghi , batteri e altri microrganismi . Physarum polycephalum è uno dei microrganismi eucarioti più facili da coltivare in vitro (sono sufficienti salviette di carta bagnate e farina d'avena), ed è utilizzato come organismo modello per molti studi sui movimenti ameboidi e sulla motilità cellulare.

Divisione

Ciclo vitale

La principale fase vegetativa del Physarum polycephalum è il plasmodium , o plasmodium. Questo plasmodio è costituito da reti di vene protoplasmatiche che assicurano la distribuzione dei nutrienti e da numerosi nuclei. È durante questa fase che il corpo cerca il cibo. Il plasmodio circonda il suo cibo e secerne enzimi per digerirlo.

Se le condizioni ambientali causano l' essiccazione del Plasmodium durante l'alimentazione o la migrazione, forma uno sclerozio . Gli sclerozi sono multinucleati e costituiti da tessuti altamente rinforzati che fungono da stadio dormiente, garantendo così la protezione di Physarum polycephalum per lunghi periodi. Tornate le condizioni favorevoli, il plasmodio ricompare per continuare la sua ricerca di cibo.

Quando le riserve di cibo sono esaurite, il plasmodio inizia a riprodursi per formare sporocisti . Alcune cisti si formano nel plasmodio, la meiosi avviene all'interno di quelle strutture e si formano le spore. Le sporocisti di solito si formano all'aperto in modo che le spore vengano disperse dal vento. Le spore possono rimanere vitali per anni. Tuttavia, quando le condizioni ambientali sono favorevoli alla crescita, le spore germinano e rilasciano cellule flagellate o ameboidi (stadio mobile). Le cellule quindi si fondono per formare un nuovo plasmodio.

La fusione avviene solo se i Physarum polycephalum sono di diversi tipi di sesso , il che è più probabile che accada poiché ce ne sono 720 diversi. Il tipo sessuale del blob è infatti determinato da tre siti genetici, denotati matA, matB e matC, che hanno rispettivamente 16, 15 e 3 alleli noti (per un totale di 720 diverse combinazioni).

Genetico

Il genoma di Physarum polycephalum è parzialmente sequenziato.

Physarum polycephalum è spesso utilizzato per studi di editing biologico  ; è ad oggi l'unico organismo noto per modificare l'acido ribonucleico (RNA) sia per inserimento che per sostituzione di nucleotidi .

Comportamento

Mutevole

Il movimento di Physarum polycephalum è legato ad una corrente citoplasmatica chiamata "  shuttle streaming  " in inglese, che evoca l'avanti e indietro di una navetta ( shuttle ). Questo flusso navetta è caratterizzato da un cambio di direzione avanti-indietro del flusso citoplasmatico, con un intervallo di tempo di circa due minuti. All'interno del plasmodia, la forza motrice è generata dalla contrazione seguita dal rilassamento degli strati membranosi probabilmente costituiti da actina (del tipo a filamento di actina associato alla contrazione). Lo strato di filamenti crea un gradiente di pressione attraverso il quale scorre il citoplasma all'interno del plasmodio.

Il blob secerne un muco che lo protegge dall'essiccamento ma ha anche un ruolo repellente che gli impedisce di esplorare due volte la stessa traccia. Questa memoria spaziale esternata gli permette di muoversi a 1  cm/h .

Apprendimento

Physarum polycephalum può esibire comportamenti molto sorprendenti che la ricerca scientifica non ha ancora completamente spiegato. Un gruppo di ricerca del CNRS ha dimostrato che Physarum polycephalum può non solo apprendere ma anche trasmettere nuove informazioni memorizzate ai congeneri fondendosi temporaneamente con loro.

Nell'esperimento di questa squadra, 4000 individui vengono separati in due gruppi di dimensioni identiche, il gruppo H ("abituato") e il gruppo N ("ingenuo"). Gli individui del gruppo H si allenano per sopprimere la loro naturale repulsione per sostanze innocue come il sale per andare a prendere il cibo dall'altra parte di un ponte coperto da esso; quelli del gruppo N dovrebbero solo attraversare un ponte privo di queste sostanze. Quindi, mettiamo gli individui di ogni gruppo nella stessa situazione, consistente nel dover attraversare un ponte ricoperto di sale per procurarsi il cibo: vediamo che gli individui del gruppo H sono molto più veloci nel compito.

In secondo luogo, creiamo le coppie HH, HN e NN e le uniamo nuovamente in questa situazione. Si osserva poi che, per procurarsi il cibo, gli individui N che si associano agli individui H sono veloci quanto loro; sono molto più veloci degli altri individui N. Infine, si ricomincia separando le coppie un'ora o tre ore dopo averle lasciate fondere, quindi solo dopo si sottopone nuovamente gli individui alla prova del ponte salino. In questo caso, vediamo che tra le N che si fondono con una H, solo quelle che si fondono per tre ore sono veloci quanto le H.

I ricercatori, avendo notato che questo è anche il tempo necessario perché si formi una sorta di vena tra i due individui fusi, avanzano l'ipotesi ancora non verificata (dicembre 2016), secondo cui è il mezzo con cui le informazioni vengono trasmesse da un Physarum polycephalum all'altro. Non è ancora chiaro in quale forma queste informazioni vengano trasmesse ed elaborate.

Questa nozione di apprendimento deve essere considerata con cautela, incoraggia un pregiudizio interpretativo che prepara a supporre la possibilità di una forma di intelligenza attraverso la memorizzazione di informazioni. Il comunicato stampa iniziale cita solo la capacità di "abituarsi" di fronte ai vincoli dell'esperienza. Diverse soluzioni di reazioni biologiche possono avvenire nel gruppo H ed essere ivi registrate senza ricorrere ad alcuna forma di intelligenza, tra l'altro possono essere possibili modificazioni epigenetiche , o anche di più, tenendo conto della plasticità genetica del Physarum polycephalum .

Risoluzione del labirinto

Un team di ricercatori giapponesi e ungheresi ritiene che Physarum polycephalum sia in grado di muoversi attraverso un labirinto di agar individuando il percorso più breve possibile quando due pezzi di cibo vengono posti ad ogni ingresso. In realtà, Physarum polycephalum attraversa l'intero labirinto e persiste solo nel percorso più breve.

Lo studio mostra che Physarum polycephalum può risolvere problemi complessi che coinvolgono più fonti di cibo. Per fare ciò, i ricercatori posizionano l'organismo su una superficie dove sono sparsi punti di cibo che rappresentano le diverse città della regione di Tokyo . Physarum polycephalum crea una rete ottimizzata tra le fonti di cibo, collegando le diverse stazioni nel modo più efficiente.

Anticipazione

Generando ripetutamente calde e fredde stimoli a Physarum polycephalum , e questo con intervalli di 60 minuti, biofisici presso l' Università di Hokkaidō scoprono che plasmodio può anticipare questi stimoli reagendo a loro anche quando sono assenti. Mostrano anche che questi risultati possono essere ottenuti applicando gli stimoli con un intervallo di 30 o 90  minuti .

Calcolo

Andrew Adamatzky dell'Università di Bristol mostra come sia possibile orientare o fendere un plasmodio usando fonti di luce o cibo. Poiché i plasmodi reagiscono sempre allo stesso modo agli stessi stimoli, Adamatzky suggerisce che Physarum polycephalum costituisca "un modello ideale per futuri strumenti di bioinformatica  ".

Nutrizione

Un team dell'Università di Tolosa-III-Paul-Sabatier dimostra che Physarum polycephalum è in grado di scegliere la dieta più adatta al suo metabolismo quando viene messo a contatto con molte diverse fonti di carbonio e azoto .

Robotica

Le peculiarità comportamentali di Physarum polycephalum vengono messe a frutto quando si realizza un robot esapode che si allontana dalla luce per nascondersi in zone d'ombra. I ricercatori dell'Università di Southampton fanno crescere l'organismo su una superficie di una stella a sei punte sopra un circuito che lo collega al robot tramite un computer. Quando Physarum polycephalum viene esposto alla luce e tenta di ritrarsi, il suo movimento viene registrato dal circuito e trasmesso alle gambe del robot, che si allontana dalla sorgente luminosa, imitando così meccanicamente le risposte biologiche del microrganismo.

Divulgazione e pedagogia

Nel ottobre 2019, un blob fa il suo ingresso nel Parco Zoologico di Parigi. Non è affidato ai guaritori, ma ai giardinieri.

Nel 2021, CNES e CNRS , in occasione della missione Alpha alla Stazione Spaziale Internazionale prevista per il 23 aprile, stanno allestendo un'esperienza educativa sul blob chiamata “Elevate your blob” . Scuole primarie, collegi e licei a cui saranno affidati i blob potranno confrontare la loro evoluzione con quella di quattro blob portati a bordo della stazione da Thomas Pesquet . L'esperimento sviluppato dal CNES in collaborazione con la scienziata Audrey Dussutour e altri attori, è supervisionato dal centro di supporto operativo BIOTESC (Biotechnology Space Support Center) in Svizzera e si svolge durante l'anno 2021.

Note e riferimenti

Appunti

  1. Physarum , dal greco φῡσάριον  / phūsárion , diminutivo di φῦσα  / phûsa ( Lessico greco – inglese , voci φῦσα e φῡσ-ασμός )

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Vedi anche

Bibliografia

Articoli

Documentari video

link esterno

Riferimenti tassonomici