2008 Ig Nobel, Ciencias cognitivas: Hasta una protozoo puede encontrar el camino más corto en un laberinto

El hambre agudiza el ingenio. Incluso para un protozoo o un hongo (pues el Physarum polycephalum fue considerado hongo y ahora se le considera protozoo). A vista, es una especie de moho de color amarillo, con forma de ameba grande con una red de estructuras tubulares parecidas a dendritas (psuedópodos).

Su ciclo de vida pasa por diferentes fases (desde estados unicelulares ameboides, tipo ameba, a estados multicelulares, tipo moho). Durante la mayor parte de su vida es un «moho» móvil, una masa de protoplasma con numerosos núcleos que se desliza por el suelo buscando las partículas de alimento. Si las condiciones ambientales hacen que el plasmodio se deshidrate, se formará un tejido endurecido multinucleado que sirve como etapa latente durante largos períodos de tiempo. Una vez que las condiciones favorables se reanudan, el plasmodio reaparece para continuar con su búsqueda de alimento.

Cuando falta el alimento, el plasmodio finaliza la fase de alimentación y comienza con su fase reproductiva. A partir del plasmodio se forman tallos de esporangios y dentro de estas estructuras se produce la meiosis y se forman esporas. Los esporangios suelen formarse en espacios abiertos para que las esporas se propaguen por medio del viento. Cuando las esporas germinan, liberan células flageladas o ameboides (etapa móvil). Las células se fusionan para formar una nuevo plasmodio.

El plasmodio tiene una curiosa habilidad. Si se encuentra dos fuentes de alimento, utiliza sus dendritas para estar conectado a ambas. ¿Qué pasará si ambas fuentes de alimento se encuentra en dos lugares alejados en un laberinto? Sorprendentemente, el plasmodio es capaz de encontrar el camino de longitud mínima en dicho laberinto, es decir, una protozoo es capaz de resolver el problema de encontrar el camino más corto entre dos puntos de un laberinto. Lo han demostrado Toshiyuki Nakagaki, Hiroyasu Yamada, and Ágota Tóth, «Intelligence: Maze-Solving by an Amoeboid Organism,» , Nature, 407: 470, 2000 (interesante artículo que ha fecha de hoy ha sido citado 56 veces). 

Hombre, el tema tiene algo de truco. Según como se mire. Los investigadores rellenaron todo un laberinto con «trozitos» de plasmodio. Luego pusieron comida (terrones de azúcar en las posiciones AG de la figura derecha) en dos lugares alejados. Dejaron evolucionar el sistema y el plasmodio se fue retrayendo por el laberinto, abandonando los lugares «más alejados» a los dos focos de comida, resultando que a las 4 horas, sólo se observa plasmodio en el camino más corto que une los dos focos de comida (como muestran las figuras de la derecha).

¿Por qué el plasmodio decide cambiar su forma para acercarse a la del camino de longitud mínima entre las dos fuentes de alimento? Para maximizar su capacidad de alimentarse. El plasmodio es un sistema formado por muchos núcleos celulares conectados por dendritas (tentáculos) por lo que su forma óptima en el laberinto facilita que la llegada de alimento a todas los núcleos sea lo más eficaz posible. Para ello, el plasmodio utiliza ondas de contracción a todo su largo. Por poner un ejemplo «casero» esto es como los movimientos peristálticos de nuestro esófago para engullir cuando nos alimentamos.

La inteligencia del Physarum polycephalum va más allá, e incluso si no hay ningún laberinto, es capaz de buscar el camino más corto que una serie de puntos de comida, es decir, resuelve el problema de Steiner. Como mostraron por primera vez Nakagaki, T., Kobayashi, R., Nishiura, Y., Ueda, T., «Obtaining multiple separate food sources: Behavioural intelligence in the Physarum plasmodiumProceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 271: 2305-2310, 2004. Los autores afirman en dicho artículo que esta solución demuestra claramente la inteligencia del plasmodio. Sin embargo, a mí me recuerda a las pompas de jabón. Los árboles (grafos) de Steiner son también la solución que encuentran las pompas de jabón para el problema de encontrar el camino (área de película de jabón) mínimo entre una serie de pivotes. ¿Alguien afirmaría que las películas de jabón tienen inteligencia?

La inteligencia de los investigadores no tiene límites y se ha propuesto el uso del Physarum polycephalum como computador analógico (también se propuso el uso de las pompas de jabón). En el artículo A. Adamatzky, «Physarum machine: Implementation of a Kolmogorov-Uspensky machine on a biological substrate,» Parallel Processing Letters, 17: 455-467, December 2007, se propone un modelo de máquina de Turing universal (en realidad una máquina de Kolmogorov-Uspensky) basada en este plasmodio. El plasmodio es tan inteligente como el ordenador en el que estás leyendo esta entrada. ¿Es inteligente tu ordenador?

Hablando de laberintos, me ha venido a la memoria David Bowie. Así que lo siento, no puedo resistir la tentación.

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2 Comentarios

  1. Yo había leído por ahí que los árboles minimales (que también se calculan analógicamente con agua jabonosa) eran los árboles de Steiner, donde se pueden introducir puntos intermedios (donde se unen las capas de agua jabonosa en grupos de tres) para minimizar el camino. ¿No es así como se llaman? ¿o son algo diferente?

  2. Una cosa es que se crean patrones de Steiner por contacto haptico de las burbujas de jabón. Otra cosa es que un ser vivo decida hacer dichos recorridos moviéndose (una acción decidida, no una reacción ofrecida).
    Lo que dices al inicio es totalmente es cierto: el hambre agudiza la inteligencia. Eso lo dejó claro el biólogo Ramón Turró hace un siglo en sus libros «Orígenes del conocimiento.El hambre (1916) y La base trófica de la inteligencia (1918): “una suma de tendencias electivas”,que eligen en el medio ambiente los elementos apropiados para la restauración del organismo.Esto comienza por la inquietud trófica,que percibe confusamente el peligro que corre nuestro cuerpo en estado de hambre

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 6 octubre, 2008
Categoría(s): ✓ Ciencia • General • Informática • Noticias
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