Physarum polycephalum is een eencellig organisme met meerdere kernen. De zwam kan met speciale receptoren chemische signalen uit zijn omgeving oppikken. Op die manier zoekt hij ook naar voedsel. Als de zwam een signaal oppikt, verplaatst hij zich langzaam die kant op. Daarbij laat hij een spoor van dik slijm achter. De vraag is of de zwam dat slijm kan herkennen en gebruiken bij het navigeren in een complexe omgeving.
De slijmzwam op ontdekkingstocht. De gele vertakkingen rechts laten zien waar de zwam zich op dit moment naartoe beweegt. Links is nog licht een laagje slijm te zien. Daar is de zwam dus al eerder geweest. Audrey Dussutour
Voorkeur voor een route zonder slijm
Om daar achter te komen lieten gedragsbioloog Chris Reid en zijn collega’s van de universiteit van Sydney slijmzwammen los in een Y-vormig buizenstelsel. In beide armen van het buizenstelsel bevond zich voedsel. Het grote verschil tussen de routes was dat de ene arm bedekt was met slijm en de andere niet. 39 van de 40 zwammen in het experiment maakten gebruik van de route zonder slijm. Die voorkeur verdwijnt op het moment dat beide armen bedekt zijn met slijm of als er helemaal geen slijm aanwezig is in het buizenstelsel.
De zwammen kunnen dus wel degelijk slijm detecteren en bewegen zich bij voorkeur over een route zonder slijm. Maar van obstakels was in het Y-vormige buizenstelsel nog geen sprake. Daarom introduceerde Reid in een vervolgexperiment de U-vormige val. Hij plaatste een U-vorm in een rond bakje en bracht achter de U-vorm een klein beetje voedsel aan. Op het moment dat de zwam de geur van het voedsel oppikt, zal hij zich in die richting bewegen en gevangen komen te zitten in de U-vorm.
Proefopstelling met de U-vormige val. Het gele bolletje bovenin het bakje is de slijmzwam. Het donkere bolletje onderin het bakje is voedsel. Op het moment dat de zwam zich in een rechte lijn richting het voedsel verplaatst, komt hij vast te zitten in de U-vorm. PNAS
Komt de zwam daar weer uit en slaagt hij er uiteindelijk in om het voedsel te bereiken? Dat is wat Reid graag wilde weten. 24 zwammen ondergingen de test in een bakje met slijm en 24 andere zwammen mochten de weg proberen te vinden in een bakje zonder slijm. In een bakje zonder slijm slaagden bijna alle zwammen (96 procent) erin om binnen 120 uur het voedsel te bereiken. In een bakje met slijm wist slechts 33 procent van de zwammen binnen diezelfde tijd bij het voedsel te komen.
Primitief
De zwammen in een bakje zonder slijm waren bovendien een stuk sneller bij hun doel dan de zwammen die zich over slijm moesten bewegen. Dat heeft niets te maken met bewegingssnelheid. Zwammen verplaatsen zich over slijm namelijk net zo snel als over andere oppervlakten. Ook is het niet zo dat zwammen door het laagje slijm niet meer in staat zijn het voedsel te detecteren. Toen Reid het obstakel weg haalde wisten alle zwammen in het bakje met slijm weer prima welke kant ze op moesten.
Reids conclusie is dat zwammen hun eigen slijm kunnen gebruiken om in een complexe omgeving te navigeren. Een opmerkelijke conclusie, omdat nog nooit eerder is aangetoond dat organismen zonder centraal zenuwstelsel tot zulke navigatie in staat zijn. Maar de Australiër gaat nog een stapje verder. Hij denkt dat deze reactie op signalen uit de omgeving de eerste stap was in de ontwikkeling van het geheugen. Je zou dan ook kunnen zeggen dat de slijmzwam een heel primitief ‘geheugen’ heeft.
Bron:
Chris Reid e.a., Slime mold uses an externalized spatial “memory” to navigate in complex environments, PNAS (8 oktober 2012, online)
Lees meer over navigatie op Kennislink:
Lees meer over navigatie op Wetenschap24:
- Navigatie en het brein (Wetenschap24)
- Navigeren met vier ogen (Wetenschap24)