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Göttingen Cleverer Einzeller
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00:17 06.05.2017
Von Peter Krüger-Lenz
Karen Alim vom vom Göttinger Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation Quelle: R
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Göttingen

Dazu verschickt der Schleimpilz Informationen mit der Strömung in seinem Adernetzwerk und verstärkt diese Strömung. Dieser Vorgang beschleunigt einerseits den Informationsfluss selbst, andererseits fördert er das Wachstum der Adern und zwar genau derer, die den kürzesten Weg zwischen den Signalen spannen. Die Forscher klären somit erklären somit die vermeintliche Schlauheit des Schleimpilzes. Sie hoffen, dass das in der Natur entdeckte Feedback-Prinzip zukünftig helfen kann, künstliche Systeme mit selbstorganisierter Anpassung zu entwickeln.

In einem Schleimpilz strömt das flüssige Zytoplasma durch die Adern seines Netzwerks hin und her. Konzentrische Kontraktionen der Adern treiben die rhythmische Strömung an. Um herauszufinden wie Informationen in diesem Netzwerk verschickt werden, untersuchten die Forscher zunächst die Reaktion des Schleimpilzes auf einen lokalen Nahrungsreiz. Dabei beobachteten sie eine erhöhte Kontraktion der Adern, die sich im Adernetz ausbreitet. Der Anstieg der Kontraktionen bewegt sich mit einer Geschwindigkeit, die der des strömungsbasierten Transports entspricht.

Basierend auf den Beobachtungen entwickelte das Team parallel dazu ein mathematisches Model. Dieses Modell und die Beobachtungen unterm Mikroskop erklären das Prinzip, wie Informationen in den Adern des Schleimpilzes verschickt werden: Ein Reiz setzt Signalmoleküle im Zytoplasma frei. Die Strömung des Zytoplasmas verbreitet die Signalmoleküle im Netzwerk. Gleichzeitig kapern die Signalmoleküle ihr eigenes Transportmedium, indem sie die Kontraktionen erhöhen und damit die Strömung und ihren eigen Transport verbessern. Dieser Mechanismus allein reicht aus, um die vielfältigen, komplexen Verhaltensweisen des Schleimpilzes zu erklären.

„Als entscheidende Bausteine der Kommunikation ohne Nervensystem haben wir Signalmoleküle und den flüssigkeitsbasierten Transport identifiziert, aber insbesondere auch die Wechselwirkung zwischen beiden“, sagt Alim als Hauptautorin der Studie. „Ein sehr einfaches Prinzip, das auch in vielen Tausend anderen Organismen am Werk sein könnte. Für uns als Grundlagenforscher ist es zukünftig spannend, solche Wechselwirkungen in technologischen Anwendungen umzusetzen, um selbstorganisierte Anpassung zu ermöglichen.“

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