• Skip to main content
  • Skip to secondary menu
  • Skip to primary sidebar

Lebensmittel- & Biotechnologie

Das Fachportal für Lebensmittelindustrie und Biotechnologie

  • Abonnement
  • Impressum
  • Welkin Media Verlag
Startseite » Schleimpilz Physarum polycephalum – Gedächtnis ohne Gehirn

Schleimpilz Physarum polycephalum – Gedächtnis ohne Gehirn

24. Februar 2021 von Birgit Fischer

Wenn wir uns an vergangene Ereignisse erinnern, können wir klügere Entscheidungen für die Zukunft treffen. Forscherinnen des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) und der Technischen Universität München (TUM) haben jetzt herausgefunden, wie der Schleimpilz Physarum polycephalum Erinnerungen bilden kann – obwohl dieser gar kein Nervensystem hat.

Die Fähigkeit, Informationen zu speichern und abzurufen, verschafft einem Organismus einen klaren Vorteil bei der Nahrungssuche oder bei der Vermeidung von Gefahren und wird bislang nur mit Organismen in Verbindung gebracht, die ein Nervensystem besitzen. Eine neue Studie von Mirna Kramar (MPIDS) und Prof. Karen Alim (TUM und MPIDS) findet hingegen überraschende Fähigkeiten eines hochdynamischen, einzelligen Organismus, der Informationen über seine Umgebung speichert und nutzt.

Physarum polycephalum ist seit Jahrzehnten ein Rätsel

Der Schleimpilz Physarum polycephalum gibt Forschern seit Jahrzehnten Rätsel auf. An der Grenze zwischen Tier-, Pflanzen-und Pilzreich gelegen, bietet dieser einzigartige Organismus Einblicke in die frühe Evolutionsgeschichte der Eukaryonten. Sein Körper ist eine riesige Einzelzelle, die aus miteinander verbundenen Röhren besteht, die ein faszinierendes Netzwerk bilden. Diese einzelne amöbenartige Zelle kann mehrere Zentimeter oder sogar Meter groß werden, was ihr im Guinness-Buch der Rekorde den Titel als größte Zelle der Erde einbrachte.

Der Schleimpilz Physarum polycephalum | Foto: Nico Schramma / MPIDS
Der Schleimpilz Physarum polycephalum | Foto: Nico Schramma / MPIDS

Die verblüffende Fähigkeit des Physarum polycephalum, komplexe Probleme zu lösen, wie beispielsweise den kürzesten Weges durch ein Labyrinth zu finden, brachte ihm das Attribut „intelligent“ ein, faszinierte die Forschergemeinde und entfacht Fragen zur Entscheidungsfindung auf den grundlegendsten Ebenen des Lebens. Die Entscheidungsfähigkeit von Physarum ist besonders faszinierend, weil sein röhrenförmiges Netzwerk ständig einer schnellen Reorganisation unterliegt – Röhren wachsen oder lösen sich wieder auf. Dabei verfügt der Organisums gar nicht über ein organisierendes Zentrum.

Die Forscherinnen fanden heraus, dass der Organismus Erinnerungen an Nahrungsorte direkt in die Architektur des netzartigen Körpers einwebt und die damit gespeicherten Informationen bei zukünftigen Entscheidungen nutzt.

Entscheidungen werden von Erinnerungen geleitet

„Es ist sehr aufregend, wenn sich ein Projekt aus einer eher einfachen experimentellen Beobachtung entwickelt“, sagt Karen Alim, Leiterin der Forschungsgruppe Biologische Physik und Morphogenese am MPIDS in Göttingen und TUM-Professorin für die Theorie biologischer Netzwerke.

Prof. Karen Alim | Foto: Bilderfest

Wir haben die Fortbewegung und die Nahrungsaufnahme des Organismus verfolgt. Dabei fanden wir einen deutlichen Abdruck der Nahrungsquellen im Muster der dickeren und dünneren Röhren des Netzwerks, der auch lange nach der Nahrungsaufnahme noch beobachtbar ist. Angesichts der schnellen Reorganisation des Netzwerks von Physarum polycephalum weckte die Persistenz dieses Abdrucks die Idee, dass die Netzwerkarchitektur selbst als Gedächtnis der Nahrungsorte dienen könnte. Allerdings mussten wir zunächst den Mechanismus entschlüsseln, der hinter der Bildung der Netzwerkmusters steckt.

Prof. Karen Alim, Professur für Theorie biologischer Netzwerke, TUM

Dazu kombinieren die Forscherinnen mikroskopische Beobachtungen der Anpassungen des röhrenförmigen Netzwerks mit theoretischer Modellierung. Ein Kontakt mit Nahrung löst im Inneren der Zelle die Freisetzung einer Chemikalie aus, die sich vom Fundort der Nahrung durch den gesamten Organismus bewegt und die Röhren im Netzwerk weicher macht, so dass sich Physarum polycephalum neu auf die Nahrung ausrichtet.

Dr. Mirna Elizabeta Kramar, Biologische Physik und Morphogenese, MPIDS | Foto: MPIDS

Dort wo die Röhren allmählich weicher werden, kommen auch die noch vorhandenen Abdrücke früherer Nahrungsquellen ins Spiel. Dort wird die gespeicherte Information abgerufen. Vergangene Nahrungsaufnahmen sind in die Hierarchie der Röhrendurchmesser eingebettet, konkret in der Anordnung von dicken und dünnen Röhren im Netzwerk. Für die nun transportierte Weichmacher-Chemikalie wirken die dicken Röhren im Netzwerk wie Autobahnen im Verkehrsnetz und ermöglichen einen schnellen Transport durch den gesamten Organismus. Allerdings fließen auch frühere Nahrungsorte, die in der Netzwerkarchitektur eingeprägt sind, in die Entscheidung über die künftige Bewegungsrichtung mit ein.

Dr. Mirna Elizabeta Kramar, Biologische Physik und Morphogenese, MPIDS

Universelle Prinzipien inspirieren das Design

Die Fähigkeit von Physarum polycephalum, Erinnerungen zu bilden, ist angesichts der Einfachheit dieses lebenden Netzwerks verblüffend.

„Es ist bemerkenswert, dass der Organismus einen so einfachen Mechanismus verwendet und ihn dennoch auf so fein abgestimmte Weise kontrolliert. Das stellt ein wichtiges Puzzlestück zum Verständnis des Verhaltens dieses uralten Organismus dar und weist darauf hin, dass dem Verhalten von Lebewesen universelle Prinzipien zugrunde liegen. Wir sehen mögliche Anwendungen dieser Erkenntnisse bei der Entwicklung von intelligenten Materialien und dem Bau von weichen Robotern, die durch komplexe Umgebungen navigieren“, schließt Karen Alim.

Filed Under: Forschung, News Tagged With: MPIDS, Physarumpolycephalum, Schleimpilz, TUM

Weitere Nachrichten

Rasterkraftmikroskop ohne aufwändige Datenverarbeitungstechnologie

Die an der TU Wien entwickelte Messtechnik zeigt, dass Rasterkraftmikroskope ohne aufwändige Datenverarbeitungstechnologie auskommen. Eine im Sensorelement eingebaute maßgeschneiderte elektronische Schaltung liefert auf direkte, unkomplizierte Weise … [Weiterlesen...] about Rasterkraftmikroskop ohne aufwändige Datenverarbeitungstechnologie

Gase-Workshop für die Foodbranche

Messer bietet unter dem Motto „Nutrition 2.0 – Feed your food knowledge“ vom 21.-22.06.2023 in Krefeld Gase-Workshops für die Foodbranche an. Sie umfassen neben der Theorie in Form detaillierter Übersichtspräsentationen vor allem praktische Übungen … [Weiterlesen...] about Gase-Workshop für die Foodbranche

NIR 2023 – Internationale Konferenz für Nahinfrarotspektroskopie

Die NIR 2023 - Internationale Konferenz für Nahinfrarotspektroskopie - findet vom 20.- 24. August 2023 erstmals im Congress Innsbruck statt. Das Programm umfasst die Grundlagen der Spektroskopie, methodische und technologische Fortschritte sowie die … [Weiterlesen...] about NIR 2023 – Internationale Konferenz für Nahinfrarotspektroskopie

Busch Austria baut Vakuum-Kompetenzzentrum

Das Spezialunternehmen für Vakuumpumpen, Gebläse und Kompressoren Busch Austria baut in Korneuburg ein Vakuum-Kompetenzzentrum. Busch und die Pfeiffer Vacuum Austria GmbH werden dort künftig gemeinsam Vakuumlösungen für österreichische Kunden … [Weiterlesen...] about Busch Austria baut Vakuum-Kompetenzzentrum

Primary Sidebar

Aktuelle Ausgabe

Welkin Media News

Aktuelle Nachrichten aus unseren anderen Online-Portalen Österreichische Chemie Zeitschrift und Österreichische Kunststoffzeitschrift.

  • Schnelle Verarbeitungsstabilisierung von Kunststoffen
    on 6. Juni 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Das Fraunhofer LBF sieht in der Online-Rheologie eine vielversprechende Mehtode für die schnelle Verarbeitungsstabilisierung von Kunststoffen. Mittels eines entsprechenden KI-gestützten Systems bietet sie Potenzial für eine chargenangepasste […]

  • Donauchem eröffnet modernstes Chemikalienlager Österreichs
    on 6. Juni 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Die Donauchem GmbH hat nach knapp einem Jahr Bauzeit ihr neues Verwaltungs- und Distributionszentrum am Standort Brückl in Kärnten eröffnet. Aus dem Donauchem Kompetenzzentrum für Elektrolyseprodukte in Brückl werden die Märkte in […]

  • Mechanokatalyse: von der Forschung in die Anwendung
    on 1. Juni 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Ein Team der Ruhr-Universität Bochum möchte die nachhaltige, direkte Mechanokatalyse für die chemische Industrie marktfähig machen. Bei dem Synthesekonzept laufen mechanisch getriebene Reaktionen lösungsmittelfrei ab, es werden keine […]

  • ARC 2023 – Call for Abstracts
    on 1. Juni 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Bis zum 30.08.2023 können Beiträge für die Advanced Recycling Conference ARC (28. und 29.11.2023, Köln und online) eingereicht werden. Die Veranstaltung stellt die Vielfalt fortschrittlicher Recyclinglösungen vor und bringt Akteure entlang der […]

  • VERTEX für PP- und PET FDY-Garne
    on 31. Mai 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Mit der neuen Austrofil® VERTEX-Serie präsentiert SML ein völlig neues Anlagenkonzept, das auch für die Verarbeitung von PET geeignet ist. Die Hauptmerkmale von VERTEX sind höhere Anlagengeschwindigkeiten, eine gesteigerte Produktionskapazität […]

  • Additin Scopeblue – der nachhaltige Schwefelträger
    on 30. Mai 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    LANXESS erweitert sein Additin Portfolio um einen nachhaltig produzierten, hellen Schwefelträger für Schmierstoffe in der Metallbearbeitung. Aufgrund ihres vorteilhaften ökotoxikologischen Profils ersetzen helle Schwefelträger zunehmend andere […]

  • Matthias Zachert bleibt CEO von LANXESS
    on 26. Mai 2023 by Birgit Fischer (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Matthias Zachert hat LANXESS in den letzten Jahren zu einem Spezialchemie-Unternehmen umgebaut - ab 2024 bleibt er weitere fünf Jahre CEO. Der Aufsichtsrat der LANXESS AG ist davon überzeugt, dass Matthias Zachert den Konzern auch in den kommenden […]

  • Semperit übernimmt RICO Group
    on 25. Mai 2023 by Birgit Fischer (Österreichische Kunststoffzeitschrift)

    Semperit übernimmt mit der Rico Group einen Anbieter von Silikonspritzguss-Werkzeugen und Produzenten von Liquid Silicone-Komponenten. Semperit setzt weiterhin auf den von Rico bereits eingeschlagenen Expansionskurs und führt daher den Bau der […]

  • Elementaranalyse
    on 24. Mai 2023 by Lexikon (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Die Elementaranalyse befasst sich mit der Bestimmung der in organischen und anorganischen Verbindungen enthaltenen Elemente. Als Teilbereich der Analytischen Chemie ermöglicht sie es, die elementare Zusammensetzung von Substanzen zu bestimmen. Der […]

  • ICP-MS
    on 24. Mai 2023 by Lexikon (Die Chemie Zeitschrift Österreichs)

    Die ICP-MS (inductively coupled plasma mass spectrometry) ist eine hochrobuste, äußerst empfindliche Methode zur Analyse anorganischer Elemente. Die Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma wird vor allem für die Untersuchung von […]

Copyright © 2023 · Welkin Media Verlag