Erinnerungen ohne Gehirn - Göttinger Forscher untersuchen Schleimpilz

Ein Forscherteam des Max-Planck-Instituts für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) und der Technischen Universität München (TUM) untersucht in einer neuangelegten Studie den Schleimpilz Physarum polycephalum und erhalten eine überraschende Erkenntnis. Obwohl der einzellige Pilz kein Nervensystem besitzt, ist er fähig, Erinnerungen zu bilden. „Wenn wir uns an vergangene Ereignisse erinnern, können wir klügere Entscheidungen für die Zukunft treffen“, so das Forscherteam. Erinnerungen verschaffen Organismen einen Vorteil bei der Nahrungssuche oder Gefahrenverhütung. Bislang wurde die Fähigkeit, Informationen zu speichern und abzurufen, jedoch nur Organismen zugeschrieben, die über ein Nervensystem verfügen. Die Wissenschaftlerinnen Prof. Karen Alim, Leiterin der Forschungsgruppe Biologische Physik und Morphogenese am MPIDS in Göttingen und Mirna Kramar, Erstautorin der Studie, konnten hingegen neue Beobachtungen machen. Sie beschreiben den Pilz als einen „hochdynamischen, einzelligen Organismus, der Informationen über seine Umgebung speichert und nutzt“. Durch die Bildung einer netzartigen Körperstruktur könne der Pilz Erinnerungen an Nahrungsorte abspeichern. Netzwerkarchitektur dient als Gedächtnis der Nahrungsorte: Sein architektonisches Netzwerk unterliege einer kontinuierlichen Neubildung. Röhrenartige Strukturen im Zellinneren wachsen und lösen sich wieder auf, obwohl der Organismus nicht einmal über ein organisierendes Zentrum verfüge. Alim berichtet, dass der Organismus Erinnerungen an Nahrungsorte direkt in die Architektur des netzartigen Körpers einwebe. So nutze der Pilz die gespeicherten Informationen bei zukünftigen Entscheidungen. „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“, erläutert Alim. „Angesichts der schnellen Reorganisation des Netzwerks von P. polycephalum weckte die Persistenz dieses Abdrucks die Idee, dass die Netzwerkarchitektur selbst als Gedächtnis der Nahrungsorte dienen könnte.“ Lesen Sie auch: Max-Planck-Institut: Verhalten der Bürger entscheidend für die Entwicklung 100 Millionen Jahre im Bernstein: Forscher entdecken ältesten bekannten Schleimpilz Puzzlestück zum Fortschritt: Ein Kontakt mit Nahrung löse im Inneren der Zelle die Freisetzung einer Chemikalie aus, die sich vom Fundort der Nahrung durch den gesamten Organismus bewege und die Röhren im Netzwerk weicher mache, sodass sich der Organismus neu auf die Nahrung ausrichte. Kramar schildert: „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“, erläutert Kramar. „Allerdings fließen auch frühere Nahrungsorte, die in der Netzwerkarchitektur eingeprägt sind, in die Entscheidung über die künftige Bewegungsrichtung mit ein.“ „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“, schließt Alim. „Wir sehen mögliche Anwendungen dieser Erkenntnisse bei der Entwicklung von intelligenten Materialien und dem Bau von weichen Robotern, die durch komplexe Umgebungen navigieren.“ Von Carlotta Heinzelmann