在无脑微观有机体内发现的发条般的“计算机”

微小的单细胞小动物显然没有空间让大脑告诉他们如何以复杂的方式移动，因此，他们通常会滚动，滑行或游泳。

但是微观池塘居民称效果Eurystomus已经掌握了一种无脑走路的方法 - 像昆虫一样刺穿他们的14个小附属物。

它们似乎有点像荷兰设计的动力学雕塑狂欢，随着发条式连接的循环，可以通过设定状态的模式来响应其环境调整。

“似乎有一种顺序的逻辑正在发生，”说加州大学旧金山大学（UCSF）的生物物理学家本·拉尔森（Ben Larson）。 “他们不是随机的，我们开始怀疑正在发生某种信息处理。”

这些原生动物（具有动物样特征的单细胞生物）具有14个小气束的纤毛，它们像腿一样被称为Cirri。他们可以在积极寻找猎物的同时使用这些Cirri游泳和走路。

- 本·拉尔森（Ben Larson）（@beuplotes）2021年3月1日

Larson及其同事捕获了这些微小捕食者的显微镜镜头，以慢动作研究它们的运动。研究人员确定了32种不同的腿部运动组合，发现某些组合更有可能彼此跟随。

CIRRI由小管蛋白纤维制成，例如细胞的其余脚手架结构（其细胞骨架）。这些纤维还充当不同CIRRI之间的支撑结构，因此它们也充当一种机械通信。

“效果使用这些连接来促进精心制作的步行运动，”解释UCSF生物物理学家华莱士·马歇尔（Wallace Marshall）。

计算机建模表明，每时每刻都可能在纤维上的张力和压力决定了CIRRI位置的哪些设置模式。一些Cirri在步态的不同阶段将压力存储；当释放这种应力时，它会推动细胞向前进入下一个状态，从而导致这些状态之间的环状转变。

“事实效果“附件正在以非随机方式从一个状态转移到另一个状态，这意味着该系统就像一台基本计算机，”说马歇尔。

当研究人员暴露效果对于破坏微管纤维纤维同步反应的药物，它使细胞的步态失调，导致较差的小动物走在徒劳的圆圈中。

他们的步态仍然是规律的，但不再以允许有效运动的方式进行协调。附属之间的发条连接不再被缠绕并重置以保持细胞的滴答。

因此，这些单细胞生物不是大脑和神经，而是由信号分子网络控制。我们之前已经看到了这样的系统如何在像微生物这样的微生物中实现令人惊讶的复杂行为，学习和导航迷宫。

“这是一种非常有趣的生物学现象本身，但也可以突出其他类型的细胞中更一般的计算过程，”说拉尔森。

关于这种机车系统的机械工作，还有很多要了解的东西，但是现在我们可以将步行添加到示例列表中，以列出如何利用随机分子过程来创建顺序行为。

这项研究发表在当前的生物学。