כתוּב בריר – זיכרונותיה של רירית

נעם לויתן ויונת אשחר | גליליאו

רירית, רשת שלוחותיה (צהוב משמאל) ועקבות ריר שקוף שהותירה אחריה (מימין). צילום: Courtesy of Audrey Dussutour

כאשר אנחנו מנסים להגיע ממקום למקום, למשל לנסוע לעבודה או לטייל בשביל ישראל, אנו מנווטים ומתמצאים במרחב בעזרת מפה מנטלית של סביבתנו, ועל פי סימני דרך שונים כגון שלטים, שבילים, עץ מוכּר או ערימת אבנים שזכורה לנו מהטיול הקודם. גם בעלי חיים אחרים מסתייעים בסימנים וברמזים חיצוניים כדי להתמצא במרחב. ציפורים נודדות מנווטות, בין היתר, על פי סימני דרך שאותם הן רואות, כגון מבנים והשדה המגנטי של כדור הארץ, וכן בעזרת ריחות מוכרים. נמלים נווטות (Cataglyphis) מנווטות דרכן על פי זווית השמש ומניית הצעדים שעשו מהרגע שיצאו מהקן. נמלים מסוגים אחרים מסמנות בחומרים נדיפים (פֶרומונים) את הנתיבים המוליכים מהקן למקורות המזון. כמעט לכל בעלי החיים יש מוח, או לפחות מערכת עצבים, המאפשר להם לזכור סימנים ולבצע את החישובים הדרושים לניווט מוצלח. אך מתברר כי גם יצור חסר מוח מסוגל לזכור ולנווט.

כריס ריד (Reid) מאוניברסיטת סידני ועמיתיו בחנו, במאמר שפורסם בכתב-העת המדעי PNAS, את יכולת הניווט של הרירית Physarum polycephalum – חד-תא דמוי אמבה (החסר כמובן מוח ומערכת עצבים), השייך לקבוצת הריריות הפּלסמוֹדיות. הרירית היא תא גדול מרובה גרעינים ונעה בסביבתה בדומה לאמבה, תוך הוצאת שלוחות לכמה כיוונים. תוך כדי תנועתה היא מותירה אחריה עקבות ריר שקוף המורכב מחלבונים-מסוכרים (גליקופרוטאינים).

ריד ועמיתיו שמו לב כי בשעת חיפושיה אחרי מזון, הרירית נוטה להימנע מכניסה לאזורים שכבר כוסו בריר, כלומר היא לא מבזבזת זמן בחזרה על צעדיה. החוקרים הראו כי הרירית אכן נמנעת מריר בעזרת מבוך פשוט בצורת האות Y. הם הניחו בקצה כל אחת משתי הזרועות של המבוך מזון, שבבי שיבולת שועל, והניחו לריריות לבחור בין הזרועות. מאחר שאין עדיפות לזרוע אחת על פני השנייה הריריות בחרו בין הזרועות באקראי. אך כשהחוקרים כיסו את אחת מזרועות המבוך בריר, כמעט כל הריריות בחרו לחפש מזון בזרוע השנייה, הנקייה מריר, זו שכביכול אף רירית לא היתה בה לפניהם. הבחירה להימנע מהדרך המכוסה בריר וללכת בדרך הנקייה אינה אוטומטית אלא נעשית כבחירה. כשהחוקרים כיסו את שתי זרועות המבוך בריר, כך שלא היתה דרך מועדפת ונקייה, הריריות לא נמנעו משתי הזרועות אלא שוב בחרו ביניהן באקראי, מבלי להראות העדפה לזרוע זו או אחרת.

לאחר שאוששו את השערתם כי הרירית משתמשת בשובלי הריר כדרך לסמן מקומות שבהם ביקרה כבר, בחנו ריד ועמיתיו את יכולת הניווט שלה. כדי לעשות זאת הם אימצו מבחן המשמש בדרך כלל לחקר יכולת ניווט עצמאית של רובוטים, היכולת לעקוף מכשול בצורת האות U. הם הציבו ריריות בצד אחד של צלחת פטרי מלאת ג'לי (אגר) ושמו בצד הנגדי כמטרה מקור מזון, תמיסת סוכר, שמפל הריכוזים שהיא יצרה לאורך הג'לי משך את הרירית הנבחנת לעברה. החוקרים הניחו את המכשול בצורת האות U בין הריריות לבין מקור המזון, כך שאם הרירית תתקדם הישר לעבר הסוכר – הדרך הקצרה ביותר – היא תיתקע במכשול ותאלץ למצוא דרך לעקוף אותו כדי להגיע למזון.

רירית (כתם צהוב) בצד אחד של צלחת פטרי מכוסה בריר, כשבצד הנגדי תמיסת סוכר (עיגול שקוף) ומפריד ביניהם מכשול בצורת האות U. צילום: Courtesy of Chris R. Reid

המבחן נעשה על צלחות פטרי נקיות וכן על כאלו שכוסו מבעוד מועד בריר. ריד ועמיתיו שיערו שאם הריריות אכן משתמשות בריר כסוג של סימן דרך (למעשה – "אין כניסה"), הצלחות שכבר כוסו בריר ימנעו מהן ליצור סימנים, "זיכרונות", חדשים ולכן יהיה להן קשה בהרבה להתגבר על המכשול ולהגיע למזון. אכן, 96% מהריריות שניווטו על פני צלחות נקיות הצליחו להגיע לסוכר לפני תום 120 השעות שהוקצבו להן:

לעומתן, ריריות שלא היו יכולות ליצור זיכרונות חדשים הסתבכו בדרכן. אף כי קצב תנועתן לא השתנה, הן בזבזו פי עשרה יותר מזמן בסריקת אזורים שכבר ביקרו בהם בעבר ולבסוף רק 33% מהן הגיעו למטרה בזמן. אפילו אלו שהגיעו למטרה, עשו זאת בדרך ארוכה בהרבה ונדרש להן זמן רב ביותר יחסית לריריות שנעו על הצלחות הנקיות.

ממחקרים קודמים עולה כי הרירית מסוגלת לבצע פעולות שלכאורה דורשות אינטליגנציה, כגון פתרון מבוכים, תפעול רובוטים פשוטים וקבלת החלטות, וכן אפשר ללמדה להגיב לגירויים ולצפות אותם. המחקר הנוכחי מוסיף גם סוג של זיכרון כימי חיצוני לרשימת התכונות של הרירית. ריד ועמיתיו סבורים כי זיכרון חיצוני, כמו הריר המסמן לרירית היכן ביקרה, עזר ליצורים קדומים להתגבר על אתגרים שונים עוד לפני התפתחות מערכת העצבים, ושהוא הצעד הראשון באבולוציה של הזיכרון הפנימי הקיים ביצורים בעלי מוח, כמונו.

לקריאה נוספת

המאמר המקורי:

Reid, C. R., Latty, T., Dussutour, A. & Beekman, M. Slime mold uses an externalized spatial “memory” to navigate in complex environments. PNAS 109, 17490-17494 (2012). doi: 10.1073/pnas.1215037109

יונת אשחר ונעם לויתן, "זכרונותיה של רירית", "גליליאו" 115

נעם לויתן ויונת אשחר, "רירית לא רציונלית ולא במקרה", "גליליאו" 146

הכתבה המקורית הופיעה במגזין גליליאו, דצמבר 2012