La muffa che impara e insegna

SCOPERTE – Sopravvivere, escogitare strategie e trovare vie di fuga non è un’esclusiva di animali particolarmente intelligenti, anzi non è esclusiva degli animali in assoluto. Esiste infatti in natura una particolare forma di vita studiata dai ricercatori dell’Università di Toulouse che non somiglia a nessun animale, e che ha dato prova di poter sviluppare capacità di apprendimento anche in assenza di qualcosa vagamente somigliante a un cervello o al sistema nervoso: è il Physarum polycephalum, un protista formato da un’unica, grande cellula in grado di prendere decisioni in modo del tutto insolito, lasciando nel continuo stupore neuroscienziati di tutto il mondo. Non è la prima volta che questo insolito blob finisce in laboratorio, l’ultimo articolo pubblicato di recente su Proceedings of the Royal Society B inizia a fare chiarezza sull’eccezionale tecnica di trasmissione delle informazioni di cui è dotato.

Slime mold, la muffa intelligente (e senza cervello)

Il Physarum polycephalum è una delle possibili forme di slime mold, letteralmente muffa melmosa, già in passato studiata dal gruppo di ricerca guidato da Audrey Dussutour, e non solo. Il termine slime mold comprende un gruppo piuttosto largo di organismi viventi caratteristici per le loro secrezioni particolarmente viscide e melmose – come l’Hemitrichia o l’Oligonema schweinitzii. Si tratta di bizzarre forme di vita, generalmente unicellulari, che tendono però a crescere in colonie più grandi quando costrette da condizioni ambientali avverse, fino a somigliare a funghi o muffe, appunto. Le muffe melmose sono in grado di muoversi su distanze relativamente lunghe, lanciando spore e tessendo così una rete lungo cui espandersi e trovare il cibo per sostenersi. Questa particolare capacità di adattamento si traduce in un’abilità nel tracciare reti interconnesse con schemi non dissimili da quelli progettati per la trasmissione di informazione o per il trasporto – per esempio le reti nelle metropolitane.

Una sorta di intelligenza matematica vera e propria, che si è rivelata utile per perfezionare la progettazione di computer e delle reti di comunicazione mobile, osservando il pattern di crescita della muffa su una riproduzione della metropolitana di Tokyo e utilizzando i dati per sviluppare un modello matematico, sintesi di questo comportamento. Con un approccio simile, la muffa slime è servita per comprendere meglio la logica degli antichi percorsi romani nei Balcani, datati tra il primo secolo A.C. e il quarto secolo D.C., per ricavare dritte utili per trasporti di vario genere attraverso gli Stati Uniti – in generale i percorsi della muffa coincidono spesso in modo sorprendente con quelli umani – e c’è chi ha anche pensato che i ritmi naturali delle muffe fossero adatti alla sigla iniziale di Game of Thrones, serie tv ben nota per le suggestioni di luoghi e mappe fantasy.

Le slime molds sono molto brave a tracciare percorsi, muoversi in labirinti e trovare cibo percorrendo il minor spazio possibile, un’ispirazione naturale da non sottovalutare, quindi, per progettare innovative, strategiche reti. Eppure non ci sono neuroni e nervi a guidarle. Da dove arriva allora tutta questa intelligenza connettiva?

Come imparare facendo a meno dei neuroni

Uno degli autori dello studio del CNRS, Andreu Dussutour, aveva qualche mese fa già firmato un altro lavoro  che fa più chiarezza su come agisce l’organismo in questione, andando oltre l’approccio comparativo usato finora. Il punto di partenza per capire la muffa è che questa si allunga e si contrae, variando la velocità, a seconda che incontri qualcosa di attrattivo, come il cibo, o di repulsivo, come la luce. Le accelerazioni e decelerazioni possono avvenire anche contemporaneamente, in parti diverse, dal momento che la muffa agisce in realtà come una colonia, le singole parti reagiscono contribuendo alla migliore decisione possibile per lo spostamento complessivo. Le scelte però non sono sempre e solo il frutto di una reazione istintiva: collocando tra la muffa e il cibo un ostacolo chimico, per esempio sostanze dall’effetto repulsivo come sale o caffè , il gruppo di Dussutour ha registrato una tendenza dello slime a riconoscere questi ostacoli dopo diversi test – negli esperimenti sono stati raccolti dati da circa 2000 muffe in condizioni simili – sviluppando quindi una sorta di primitiva memoria chimica.

Questo ultimo studio allarga l’osservazione sperimentale al comportamento collettivo, dimostrando per la prima volta che questi organismi unicellulari possono non solo in qualche modo imparare, ma riescono anche a trasmettere quanto appreso, a beneficio di tutta la colonia: partendo dallo stesso esperimento, i ricercatori hanno collocato nello stesso ambiente una muffa – a questo stadio ancora unicellulare – assuefatta agli ostacoli insieme ad altre ancora ignoranti. Come è loro natura, le cellule tendono a inglobarsi e a far crescere la muffa. La sorpresa è che in queste condizioni le parti senza esperienza riescono ugualmente a riconoscere gli ostacoli chimici, grazie alla presenza anche di una sola cellula addestrata.

Durante la fusione, qualcosa cambia nella struttura della muffa: i ricercatori hanno notato la presenza di un nuovo canale responsabile della condivisione della memoria acquisita. Resta da capire come avvenga il processo di formazione della nuova struttura biologica, in attesa di poter integrare la muffa slime in nuove generazioni di robot o di microchip.

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