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没有大脑的生物竟表现出智能?科学家为此吵了20多年

没有大脑的生物竟表现出智能?科学家为此吵了20多年

一团没有大脑、没有神经元的黄色黏菌,走出了最短的迷宫路径,“画”出了堪比东京都市圈的铁路网络,甚至能记住“教训”、传授给同伴。有些科学家兴奋地称它有智能;反对方则认为,这不过是科学家在给论文博眼球,这样做“很危险”。这场围绕“智能”的定义爆发了持续二十多年的争论,未来还将持续下去。 撰文 | 木木 四十年前,北海道大学药学部的一间实验室里,本科生中垣俊之(Toshiyuki Nakagaki)第一次在培养皿中见到了多头绒泡菌(Physarum polycephalum)。 “我只是被它移动的速度震撼了。”他后来回忆说。多头绒泡菌每小时可移动约1厘米。对于一个没有肌肉、没有骨骼、在活动的原质团阶段也没有细胞壁的单细胞生物来说,这在变形虫的世界里已经是金牌选手。它在培养皿中蔓延的样子像墨水渗进吸墨纸,但细看会发现,它其实在朝着食物的方向定向伸出细长的原生质触手,消化猎物之后继续搜索或者缩回母体。日复一日地观察黏菌,很难不感到它的每一步都带着某种审慎。 培养皿中的多头绒泡菌伸展出黄色管网,这种研究对象在原质团阶段是含有许多细胞核的单个细胞。 |图源:Tim Tim (VD fr) / Wikimedia 此后十余年,中垣俊之从北海道大学读完硕士,到名古屋大学攻读生物物理学博士,1997年进入日本理化学研究所(RIKEN)做博士后。他始终没有放下黏菌。在RIKEN,他做了一个后来改变整个领域走向的实验:让多头绒泡菌铺满一座微型迷宫的全部通道,再在迷宫的两个端点各放一块营养琼脂。然后,黏菌收缩了管网,只留下连接两块食物的最短路径。 2000年,这个实验发表在《自然》(Nature)杂志上。中垣俊之说:“我觉得我们得重写词典了。” “重写词典”听起来像是一句玩笑。但此后二十多年的进展证明他是认真的。越来越多的科学家开始用“学习”“记忆”“智能”这些词来描述这种没有一个神经元的生物。 这让另一批科学家愤怒了。 2026年,这场争论迎来新的高潮。6月,慕尼黑工业大学物理学家丽莎·席克(Lisa Schick)所在的卡伦·阿利姆(Karen Alim)团队在PRX Life上发表论文,揭示黏菌如何通过节律性收缩模式沿最长轴方向逃离蓝光陷阱。它做出了看似“决策”的行为,而这一切不依赖神经元,依赖的是力学。9月8日,英国《卫报》发表万字长文,标题直接引用了一位反对者的话:“这很危险。”一场关于“智能”定义权的争论,正以前所未有的烈度展开。 蓝光陷阱实验图1:a为装置,b中每列呈现一种形状内的探索与逃离过程(比例尺5毫米),c、d说明测量方式与结果;黏菌会向多个方向试探,最终沿形状的最长轴附近逃离。|图源:Lisa Schick 等/arxiv 燕麦片、迷宫和东京铁路网 黏菌到底能做什么?二十多年来,实验室里的发现远不止一座迷宫。 2010年,中垣俊之和同事完成了他最广为人知的研究。他们在一块平板上放了36片燕麦片,位置对应东京都市圈的36座城市,用光照模拟山脉和水域等地理障碍,然后把一块黏菌放在“东京”的位置。黏菌从这一个燕麦片出发,向四周伸出管状触手,逐渐连接起所有的“城市”。最终形成的管网,几乎复现了东京都市圈的铁路系统。根据中垣俊之团队发表在《科学》(Science)杂志上的结论,多头绒泡菌构建的网络在“建造成本、传输效率与容错性(部分连接中断后仍能维持连通的能力)”三者的博弈中,达到了与人类工程师相媲美的惊人平衡。在接受《卫报》采访时,中垣俊之甚至认为,黏菌这种纯粹的生物方案可能优于现实中的铁路网,因为黏菌不必应对人类政客的博弈和选区的考量。 2008年和2010年,他两次获得搞笑诺贝尔奖(Ig Nobel Prize)。第一次是认知科学奖,表彰他的迷宫实验;第二次是交通规划奖,表彰东京铁路实验。这个奖颁给那些“先让人发笑,再让人深思”的研究。黏菌两样都做到了。 但东京铁路实验只是开始。 澳大利亚麦考瑞大学的克里斯·里德(Chris Reid)发现,黏菌用自身分泌的黏液标记走过的路径,避免重复觅食。这层黄色的黏液,质地比人类的鼻涕稀薄,由糖和蛋白质组成,对黏菌来说相当于一种外部记忆装置:黏菌可以利用这类痕迹,回避可能已经被搜索过、食物较少的区域。里德团队后来还发现,黏菌能区分同种和异种黏菌留下的黏液:它们对自身和同种其他个体留下的黏液表现出相似的回避,对异种黏菌留下的黏液也会回避,但程度较弱。这样的选择还会受到食物信号的影响:食物足够诱人时,黏菌也会进入有黏液痕迹的区域。 2008年,中垣俊之团队在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上发表了另一个实验。他们每隔一小时向黏菌施加一次冷干刺激,黏菌每次都会减速。连续三次之后,到了第四个小时,研究者没有施加刺激。 黏菌依然减速了。它在等一阵没有来的风。至今还没有完整

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