«Капля», разумное существо без мозга? Фантазия или реальность | Одри Дюссютур | TEDxToulouse

Одри Дюссютур, биолог из Национального центра научных исследований Франции, находящегося в Тулузе, представляет свою работу по изучению миксомицетов — слизистых грибов, которых ещё называют «каплями». Являются ли они просто разноцветными грибами или опасными инопланетянами, наделёнными разумом и готовыми пожирать всё на своём пути?

Это выступление записано на мероприятии TEDx, независимо организованном местным сообществом с использованием формата конференций TED. Узнайте больше на http://ted.com/tedx

Здравствуйте!

Сегодня я расскажу вам
о живом организме,

который изучаю в исследовательской
лаборатории в CNRS.

Мы ласково называем его «каплей».

Вот как он выглядит.

Конечно же, вам уже доводилось его видеть,

но вы не знали, что он
называется «каплей».

В дикой природе он часто живёт в подлеске.

Вот такие большие жёлтые
массы на деревьях.

«Капля» может иметь любой цвет.

Она может быть розовой, красной, синей,

часто жёлтой, а также белой.

Но самой отличительной её чертой
является то, что она громадная. Насколько?

Она может достигать 10 квадратных метров,

то есть нам не удавалось
вырастить её до бóльших размеров,

но она могла бы стать и больше.

Представьте себе, что я
занимаю два квадратных метра.

В моём теле примерно
100 миллиардов клеток.

У всех них ширина 10 микрометров.

Тут вы видите «каплю».

Знаете, сколько тут клеток?
Одна единственная.

Это одна клетка, занимающая
10 квадратных метров.

Если сравнить одну из моих клеток

с клеткой «капли» —

это всё равно что сравнивать
мой кулак с земным шаром.

Таковы пропорции.

Что пугает ещё больше в «капле»,
это то, что она движется.

Конечно же, когда я сказала,
что вы её уже видели,

я имела в виду вне города, в лесу.

Очевидно, что это видео
показано в ускоренном темпе.

Вы никогда не видели,
как она пересекает дорогу.

На самом же деле «капля» двигается
со скоростью сантиметра в час.

Четыре сантиметра в час,
если она очень голодная.

И не забывайте, что перед вами —
одна единственная клетка.

Поскольку это единственная клетка,
она выполняет все функции:

функцию глаза, носа, уха,
желудка, лёгких и прочего.

Но я всё ещё не сказала вам,
что же такое «капля».

Представьте себе, женщина в Техасе,
обнаружившая её в своём саду,

задалась тем же самым вопросом.

Она нашла громадную
жёлтую массу в своём саду

и спросила: «Что же это такое?»

Она тут же подумала,
что это инопланетное существо.

Она вызвала пожарную команду,
которая подожгла «каплю»,

и полицию, которая в «каплю» выстрелила.

Представьте себе её удивление
на следующий день,

когда «капля» увеличилась вдвое.

Вот как — вы знаете о неопознанных
летающих объектах, НЛО, —

вот как появился НПО —
неопознанный ползучий объект.

Такого рода истории, конечно,
дают пищу воображению кинорежиссёров.

Не знаю, слышали ли вы о фильме «Капля»
со Стивом Маккуином.

Вот из него отрывок.

— Дейв, доктор Халлен убит.
— Доктор Халлен? Что случилось?

— Не знаю, но вам надо
прийти прямо сейчас!

— Погоди, Стив,
расскажи, что случилось.

Я и пытаюсь. Эта штука убила доктора!

Что это было? Говори же, парень!

Это какая-то масса,
которая всё растёт и растёт.

[«Берегись капли»]

Все вы, смотрящие на этот экран,
берегитесь, потому что очень скоро

трудновообразимое чудовищное существо

просочится в этот кинотеатр.

[Бегите, спасайтесь!]

[Из фильма «Капля»]

[Она ползёт!]

[Она настигает!]

[Она пожирает вас живьём!]

В главной роли Стив Маккуин.

В других ролях снимались
восхитительные молодые люди!

[Готовьтесь... она скоро будет здесь!]

[«Капля»]

Могу вас успокоить,

«капля» вас сегодня не съест.

На самом деле научное название «капли»
довольно неприметное:

слизистые грибы, или миксомицеты, —

слово, происходящее от греческих слов,
обозначающих липучий гриб.

Я сразу же оговорюсь:

«капля» не является грибом,
не является растением,

не является животным.

Она обладает одновременно
свойствами всех трёх.

Чуть-чуть животное,
чуть-чуть растение, чуть-чуть гриб.

Мы не можем её классифицировать.

Поэтому мы относим её к семье протистов,
к которой мы в биологии относим

самые разношёрстные объекты,
когда никто не знает, что это такое.

Так что «капля» была отнесена к протистам.

Существует тысяча разных видов «капли».

У нас, людей, есть только один вид —
Человек разумный.

Все другие исчезли.

У «капель» есть тысяча различных видов.

Вот почему они отличаются
цветом, формой и так далее.

Что интересно, у «капель»,
как и у бабочек,

проявляется эффект Джекила и Хайда.

Часто не очень привлекательная гусеница

превращается в исключительно
красивую бабочку.

С «каплей» происходит нечто похожее.

На вид не очень приятная масса —

«капля» выглядит несимпатично.

Однако в период размножения

появляются изумительные,
переливающиеся цветами радуги споры,

которые люди собирают.

Все слышали о размножении.

Мы все взрослые и знаем,
что оно происходит между самцом и самкой.

Я имею в виду простейший случай.

У растений, животных и грибов
всегда есть самец и самка.

Конечно же, бывают и
гермафродитные животные —

не будем вдаваться в такие детали, —

но, как правило, это самец и самка.

У «капель» количество
различных полов равно 221.

Тут нет самцов и самок.

То есть у вас при входе в комнату

есть 50%-й шанс размножиться,

а когда в комнату заходит «капля»,
у неё есть 99,5%-й шанс

найти представителя противоположного пола.

Неплохо, не так ли?

На самом деле можно сказать,

что «капля» — это миксомицет-подросток.

Поэтому перед тем, как перейти
к размножению и созданию спор,

что она должна сделать, будучи подростком?

Она должна питаться, накапливать массу,

чтобы произвести как можно больше спор.

Вы можете спросить: если она не ест людей,
что же она ест, эта «капля»?

Она ест грибы.

Опять-таки, могу вас заверить,
что это ускоренно.

Она не ест гриб за минуту.

На это уходит примерно час.

Вы видите, она покрывает грибы
и поглощает их полностью.

После прохождения «капли»
от гриба ничего не остаётся.

Интересно, что она поглощает грибы
внутрь своего тела,

где они перевариваются.

Здесь вы видите, насколько быстро
исчезает этот грибочек —

это выглядит немного устрашающе.

В нашей лаборатории мы, конечно же,
не можем позволить себе иметь —

и выращивать — много грибов.

Так что мы даём нашей «капле» —

кто-то в Японии
обнаружил это в 60-е годы,

что «капле» нравится овсянка.

«Капля» вот такого размера поедает
около килограмма овсянки в неделю.

Это довольно много,
и у нас большие затраты на овсянку,

но всё же они меньше,
чем если бы мы производили грибы.

Второй вопрос:
поскольку это живой организм,

можно было бы ожидать, что «капля»,
как и любой другой организм,

растение или гриб,
в какой-то момент умирает.

«Капля» бессмертна!

Есть две вещи, которые ей не нравятся:

свет и состояние голода.

Когда она попадает в ситуации,
опасные для неё, что она делает?

Высыхает.

Она образует совершенно сухую структуру,
которую мы называем склероцией.

Она может годами пребывать
в таком состоянии.

Если вам в какой-то момент надоест
кормить вашу лабораторную «каплю»

и захочется отправиться в отпуск,

просто оставьте её засохнуть.

Вы поместите её в шкаф,
вернётесь через две недели,

побрызгаете её водой, и она оживёт.

«Капля» поражает тем,
что её можно разрезать на кусочки,

крошечные кусочки.

Она держит рекорд —

представьте себе, что вам надо
разрезать какой-нибудь орган на две части.

Он кровоточил бы, и заживание
заняло бы много времени.

«Капля» заживает за две минуты.

То есть, если от «капли» отрезать
кусок и положить его рядом,

через две минуты она будет выглядеть так,
как будто ничего не случилось.

Когда вы разрезаете «каплю»

и кладёте куски рядом, что они делают?

Они формируют новую «каплю».

Когда вы выращиваете
«каплю» в лаборатории,

важно знать, как она растёт:

когда вы, например, видите её вечером,
а потом на следующее утро,

она удваивается в размере.

Она растёт экспоненциально.

Каждый день «капля» в лаборатории
становится в два раза больше.

Конечно же, возникает следующий вопрос:

раз мы знаем, что она бессмертна,
имеет 221 пол и тому подобное:

а обладает ли она разумом?

Стоит ли заниматься её изучением?

Разберёмся вначале с тем, что такое разум.

Разум — это способность решать задачи.

Мы будем давать «капле» задания

и смотреть, решает ли она их.

Первая задача была задана «капле»
в сотрудничестве с японской группой.

Это задача с лабиринтом.

Мы поместили много кусков
«капли» в лабиринт,

и «капля» должна была
выбраться из лабиринта.

Как видите,

все кусочки «капли» соединились,

покрыв лабиринт, и вы видите,

что в эксперименте ей удалось
быстро выбраться из лабиринта.

Затем мы задали ей
более человеческую задачу.

Мы создали две миниатюрные карты Японии.

Вот карта Японии.

Здесь вы видите, что мы поместили
маленькую «каплю» в Токио.

А все эти маленькие точки —
это маленькие овсяные хлопья —

представляют собой города вокруг Токио.

Мы попросили «каплю»
съесть эти источники пищи

самым эффективным способом.

И посмотрели на сеть,
которая образовалась в конце.

У меня тут небольшой фильм — посмотрите.

«Капля» растёт, как всегда,
когда её куда-то помещают.

Первым делом она пытается выбраться.

Как видите, она собирает
все овсяные хлопья,

и как только она касается
одного из хлопьев,

она создаёт канал для введения
питательных веществ в организм.

Так она захватывает все маленькие хлопья.

Затем мы анализируем сеть каналов,
образованных «каплей»,

и сравниваем её с сетью железных дорог,
созданной японцами.

Создание этой сети
железных дорог заняло 50 лет.

Мы смотрим, является ли сеть,
созданная «каплей»,

более эффективной, чем сеть
железных дорог, созданная людьми.

Оказывается, что сеть,
созданная «каплей» за 24 часа,

более эффективна!

Как измерить эффективность сети?

Просто.

Например, каков кратчайший
путь до этого города?

Либо, если перекрыть соединение,
смогу ли я добраться в объезд?

Вот как мы оценивали сеть.

Мы проверяли эффективность сети,
созданной «каплей»,

и она была намного более эффективной,

чем сеть железных дорог,
созданная японцами.

В наших лабораториях
мы задались ещё одним вопросом.

Изучая питание, мы говорим:
«Капля умна, она может создавать сети,

но знает ли она, как правильно питаться?»

Мы очень хорошо знаем, что люди,
отправляясь в супермаркет, покупают еду —

немного белков, немного сахара,
стараясь обычно придерживаться питания,

оптимального для выживания и здоровья.

Однако это нам не очень хорошо удаётся.

У многих животных мы видим, например,
тенденцию к ожирению.

Поэтому мы задались вопросом,
способна ли «капля»,

если мы предлагаем разные рационы,
пригодные для неё,

способна ли она выбрать

наилучший рацион
для выживания и здоровья?

Здесь вы видите пищевые гранулы,

содержащие различные
пропорции сахара и белков.

Одна из них полезна для здоровья
и выживания «капли».

Когда мы помещали «каплю»
посередине этого устройства,

в 100% случаев она выбирала
правильный рацион питания.

Она ни разу не ошиблась.

Часто, говоря о разуме,
мы ходим пойти дальше.

Часто упоминается память,

потому что разум —
это также способность заучивать.

Но у «капли» есть небольшая проблема —

у неё нет мозга.

Часто для того,
чтобы запоминать, нужен мозг.

Решение найдено —
иметь не внутреннюю, а внешнюю память.

Вы видите, куда бы ни двигалась «капля»,
позади неё остаётся слизь.

Это как бы «тень» от «капли»,
какой она была часом раньше.

«Капля» побывала здесь и ничего не нашла,
она забрала всё своё «снаряжение»

и отправилась исследовать
другую сторону коробки.

Слизь, которую она оставляет
позади себя, похожа на память.

«Капля» знает, что она уже
побывала здесь и ничего не нашла.

Она не пройдётся по слизи снова.

Это очень необычный приём,
потому что, представьте себе,

что у вас, как и у «капли», нет глаз,
нет ушей и ничего другого

и вас поместили в тёмную комнату,

где вам надо найти,
к примеру, красный мяч.

Представьте, сколько раз
вы вернётесь на одно и то же место,

если находитесь в темноте.

У «капли» такой проблемы нет.

Она оставляет за собой слизь
и никогда не пойдёт в то же самое место.

Она, конечно же, найдёт мяч быстрее вас.

Мы поставили задачу,
часто встречающуюся в робототехнике:

это U-образная ловушка.

Представьте себе,
что вы находитесь в тёмной комнате

и перед вами есть белый свет,
до которого вам надо добраться.

Но вас окружает темнота,

и впереди вас есть препятствие,
стена, которую вы не видите.

Первое, что вы сделаете, —
вы пойдёте прямо и попадёте в ловушку.

Вам надо будет обойти стену,
чтобы выйти и пойти к свету.

Такое нелегко осуществить.

Мы дали «капле» задание
сделать то же самое.

Здесь находится стена, а здесь не свет,
поскольку у неё нет глаз,

а нечто другое.

Мы постарались заманить её сладкой водой,

потому что она очень любит сахар.

Вот что произошло.

Здесь вы видите,
что она двигается довольно быстро,

исследует территорию и попадает в ловушку.

Но вы видите, что она
выбирается из ловушки очень быстро

и соединяется с каплей сладкой воды.

Мы подумали, что она воспользовалась
памятью об окружающей обстановке.

Чтобы проверить это, мы проделали
тот же самый эксперимент, но на этот раз

мы полностью покрыли поверхность,
по которой она движется, слизью,

чтобы ей казалось, что она уже
исследовала всё вокруг.

Она оказалась сбита с толку
на своём уровне памяти,

потому что она думала,
что она уже всё исследовала.

Вот что происходит.

Вы уже видите, что она растёт
намного медленнее.

Она не понимает, а затем
движется во всех направлениях.

Она не движется по направлению
к сахару и попадает в ловушку.

Здесь вы видите,
что она застревает в ловушке.

Так что использование слизи
помогает ей выбираться из ловушки

и иметь память об окружающей обстановке.

И, наконец, «капля» обладает
исключительным свойством:

она состоит из одной клетки
и не имеет мозга.

Но эта клетка, не имеющая мозга,
имеет индивидуальные особенности.

Я искала «капли» в Австралии,

в Соединённых Штатах и в Японии
и сравнивала их.

Они относятся к одному и тому же виду,
это то же самое животное,

то есть не животное, а протист.

Мы сравнивали их развитие
в окружающем их пространстве.

Вот коробка, и мы наблюдаем за тем,
как они изучают окружающую обстановку.

Здесь у нас австралийская,
американская и японская «капли».

Японская уже начала
исследовать территорию,

австралийская не особенно шевелится,
а американская образует маленькие пальцы.

Она исследует окружающую обстановку.

Она делает это очень быстро,

в то время как австралийская
действует очень медленно, не торопится,

а у американской новая стратегия —
протягивать руки повсюду.

Нам это показалось странным,

потому что японская намного эффективнее
и исследует поверхность очень быстро.

Но тут им давались задания.

Например, предлагались
две возможности на выбор.

Выбор 1 хороший, а выбор 2 плохой.

Например, это может быть
кусочек хорошей пищи

и кусочек плохой пищи.

Японская «капля» не очень хорошо
справлялась с такими заданиями —

её скорость была максимальной,

поэтому половина времени
уходила на ошибки.

Австралийская «капля», тратившая время
на изучение окружающей обстановки,

никогда не ошибалась
и делала лучший выбор.

Конечно же, появляется желание
соединить разные «капли».

Что будет делать американская «капля»
с австралийской или японской?

Конечно же, мы это сделали.

Но вначале мы поместили
две американские вместе,

две австралийские вместе,
две японские вместе.

Мы дали им кусочек пищи
и посмотрели, что они сделают.

У «капли» есть два варианта на выбор.

Либо отправиться к напарнику, либо к еде.

Одна из американских «капель»
отправилась очень быстро к еде,

а другая избегала её

и не хотела касаться другой «капли».

Австралийская «капля»
проявляла себя с приятной стороны:

«Я сперва повидаю своего напарника,
а потом мы вместе пойдём за едой».

Австралийские «капли», находящиеся рядом,

первым делом сливаются
и образуют одну «каплю».

Японские ведут себя так:
«Мы пойдём сперва к еде, но поделимся».

То есть, они делятся.
Американские не делятся совсем.

Мы проделали, конечно же,
и смешанные эксперименты.

Австралийская «капля», помещённая
с японской или американской,

остаётся милой.

Она бежит за ними,
стараясь образовать «каплю».

Остальные её избегают.

Если поместить американскую с японской,
американская убьёт японскую.

На самом деле, американская
сливается с японской, убивает её

и берёт всё из её клетки —
питательные вещества и так далее —

и оставляет после себя
совершенно мягкую «каплю».

То есть она не совсем бессмертна.

И, наконец, небольшой
лабораторный анекдот

об их личных качествах.

Часто лаборатория покупает
овсянку в супермаркете.

Однажды я подумала:
«Вот органическая овсянка.

Возможно, она лучше для роста 'капли'».

Я купила две большие упаковки
органической овсянки

и кормила ею свои три «капли».

Австралийской нравится,
японской нравится,

а американская вообще её не ест!

Она ест только овсянку,
купленную в супермаркете.

Вы спрóсите, может ли «капля»,
будучи такой умной, захватить мир?

Я скажу, что она уже это сделала
500 миллионов лет назад.

Спасибо за внимание.

(Аплодисменты)