זכרונותיה של רירית

יונת אשחר ונעם לויתן | גליליאו

כיצד יצורים חיים זוכרים ולומדים? נהוג לחשוב כי כדי ללמוד דרוש מוח, או לכל הפחות כמה תאי עצב המתַקשרים ביניהם, אך מחקר שפורסם במגזין Physical Review Letters קורא תיגר על ההנחה הזאת. טטסו סאיגוסה (Saigusa) וחוקרים נוספים מהמחלקה להנדסה אלקטרונית באוניברסיטת הוקאידו ביפן ערכו את מחקריהם על יצור חד-תאי, דמוי אמבה – הרירית Physarum polycephalum, והגיעו למסקנה שאפילו יצור זעיר זה מסוגל למידה מסוימת של למידה.

הרירית פיסרום פוליצפלום בסביבתה הטבעית. צילום: randomtruth

הרירית פיסרום שייכת לקבוצה המכונה "ריריות פלסמודיות". היא מורכבת מתא גדול בעל גרעינים רבים, ובו מבנים תוך-תאיים המאפשרים העברת מזון יעילה לאורך התא. הפירוש של שם המין הוא "רב-ראשי" – מי שנתן לה אותו כיוון ככל הנראה לדרך התקדמותה, הכוללת לעתים הוצאת שלוחות בכמה כיוונים, ולא ליכולותיה המופלגות בתחום האינטליגנציה. על פניו נראה כי מדובר ביצור משעמם למדי, החי על גבי חלקי צמחים מרקיבים באזורים מוצלים ולחים, ונע בקצב מקסימלי של סנטימטר אחד לשעה כאשר הוא נמצא בתנאים אופטימליים של 90% לחות. כאשר מורידים את אחוז הלחות ל-60, הרירית מאטה את קצב התקדמותה.

כדי לבדוק אם הרירית מסוגלת לזכור וללמוד, לקחו החוקרים ריריות שהוחזקו כמה שעות בלחות גבוהה והורידו את הלחות למשך 10 דקות – דבר שגרם לירידה במהירות תנועתן. בתום 10 הדקות העלו שוב את הלחות, וכעבור שעה חזרו והורידו אותה, שוב ל-10 דקות. לאחר שחזרו על הורדת הלחות הזאת שלוש פעמים, במרווחי זמן של שעה, השאירו החוקרים את הריריות בלחות גבוהה קבועה. הסתבר כי שעה לאחר מכן, בלא כל גירוי חיצוני, האטו הריריות את תנועתן – נראה כי הן זכרו את הפעמים שבהן הורדה הלחות ואף היו מסוגלות לעקוב אחר המחזור ולחזות את הפעם הבאה שבה יקרה דבר זה. גם לאחר עוד שעה נראתה האטה בתנועה, אם כי קטנה יותר – ולעתים המשיכה התגובה אף למחזור השלישי. הלמידה לא היתה מוגבלת למחזור של שעה דווקא – הריריות זכרו כל מחזור שמשכו בין חצי שעה לשעה וחצי.

לאחר שני מחזורים שבהם לא הורדה הלחות, נראה כי הריריות "שכחו" את מה שלמדו ולא שינו עוד את קצב תנועתן. עם זאת, כאשר החוקרים הורידו את הלחות פעם אחת לאחר 5 מחזורים שבהם לא עשו זאת, חלק מהריריות "נזכרו" מיד והאטו את תנועתן גם במחזור הבא, שבו לא קיבלו כל גירוי.

מתוצאות המחקר אפשר להסיק כי ריריות מסוגלות למדוד זמן, לזכור אירועים קודמים ומתי התרחשו, ואולי אף להיזכר בהם מחדש לאחר שחלפו כמה שעות – פונקציות שנחשבות בדרך-כלל לנחלתו של המוח בלבד. לא ברור עדיין באיזה מנגנון משתמשות הריריות על מנת לבצע פעולות אלו, אך החוקרים סבורים כי הוא קשור למתנדים (אוסצילטורים) ביוכימיים. בריריות פלסמודיות מתנדים כאלו משמשים ליצירת תנועות קצובות הדרושות לתנועת התא. ייתכן כי יצירת מקצב קבוע מאפשרת לריריות למדוד זמן.

אותם חוקרים כבר הראו בעבר כי בפוליצפלום יש יותר מהנראה לעין. בניסוי שנערך בשנת 2000 שמו החוקרים את הרירית בתוך מבוך קטן, והציבו ערמות מזון בשני פתחיו. הרירית התפרשׂה כך שצד אחד שלה יצר מגע עם אחת הערמות, והאחר – עם הערמה האחרת. הריריות יכלו לבחור אחד מכמה מסלולים במבוך, ורובן בחרו את המסלול הקצר ביותר בין שתי הנקודות – דבר המצביע על יכולתן להגיב לסימנים מהסביבה ולמקסם את יעילות חיפוש המזון שלהן.

החוקרים מקווים שמחקרים כאלו יוכלו לשפוך אור חדש על הפונקציות הבסיסיות ביותר הדרושות ללמידה, ועל הדרך שבה אורגניזמים פרימיטיביים, הבנויים כתא אחד בלבד (אמנם, במקרה זה מרובה גרעיני-תא), מסוגלים להתמודד עם אתגרים שמציבה להם סביבתם.

המאמר המקורי (PDF):

Saigusa, T., Tero, A., Nakagaki, T. & Kuramoto, Y. Amoebae anticipate periodic events. Phys. Rev. Lett. 100, 018101 (2008). doi: 10.1103/PhysRevLett.100.018101

הכתבה המקורית התפרסמה במגזין גליליאו, מרץ 2008