粘菌も記憶・学習することが判明！脳ナシ神経ゼロの単細胞生物にも“知性”があった!?

2023.04.10 07:00 編集部

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　粘菌はユニークな生物の一群として、古くからさまざまな分野で注目を集めてきた。これまで知性を持っているのは、神経系のある生物のみだと考えられてきたが、近年の研究によって、粘菌にも学習能力があるらしいことがわかってきているという。

　さらに2019年に発表されたとある論文によると、粘菌の一種であるモジホコリを用いた実験を行ったところ、忌避剤が記憶と強く関連している可能性が示唆されたとのことだ。2019年4月の記事を再掲する。

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※ こちらの記事は2019年4月23日の記事を再掲しています。

　粘菌は神経系を持たない複雑な単細胞生物でありながら、変形して移動しつつ餌を探す性質と、胞子によって繁殖する性質を持ち合わせたユニークな生物の一群だ。日本では南方熊楠が研究していたことで知られ、その種類は数百種にも及ぶ。迷路を解いたり効率の良い鉄道輸送網を設計したりする能力を持つ粘菌は、認知や知性といった生物の機能の謎を解く鍵として学術的にも注目されている。

粘菌も記憶・学習することが判明！脳ナシ神経ゼロの単細胞生物にも知性があった!?の画像1 — 粘菌の一種モジホコリ。画像は「Wikipedia」より引用

　最近、粘菌の“記憶”に関する新たな論文が、学術誌「Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences」（4月22日付）に掲載された。これまで記憶ができるのは神経系のある生物のみだと考えられてきたが、近年の研究によって、どうやら粘菌にも素朴ながら記憶や学習の能力があるらしいことがわかってきている。今回の論文はそのメカニズムの一端を明らかにするものだ。

　実験に用いられたのは粘菌の一種モジホコリ（Physarum polycephalum）である。モジホコリは塩やカフェインなどの刺激物を嫌う性質があり、それを避けるように移動する性質がある。迷路を解く実験などでも使われている粘菌のモデル生物だ。

　2016年、仏トゥールーズ大学の研究者らは、餌へのルート上に橋を作ってその上に塩を置き、そこを粘菌に通らせて塩が危険でないことを教えこんだ。すると、訓練を終えた粘菌は塩の橋をすばやく渡るようになった。さらに興味深いことに、訓練を受けていない粘菌と訓練済みの粘菌を並べて置いたところ、後者は訓練を受けた場合と同じように、ためらいなく塩の橋を渡った。つまり、粘菌には細胞レベルで学習する能力があり、しかもその情報を細胞融合で共有することもできるということだ。

粘菌も記憶・学習することが判明！脳ナシ神経ゼロの単細胞生物にも知性があった!?の画像2 — 画像は「Phys.org」より引用

　では、粘菌はどのように“記憶”しているのか？　同じチームからこのたび発表された論文によると、どうやら取り込んだ塩などの忌避剤そのものが“記憶”と強く関連しているようだ。6日間塩の橋を渡らせると、粘菌は通常の10倍以上の塩分をその身に取り込んでいた。だが、訓練後に中性の環境に置いたところ、2日以内に塩を排泄してしまい、同時にその“記憶”も失ってしまっていたのである。

　粘菌にとって、取り込んだ塩分こそが“記憶”の実体なのか？　研究者たちはこの仮説を検証すべく、訓練を行っていない粘菌に直接塩分を注入した。すると2時間後、塩分を注入された粘菌は訓練を受けたのと同じように動いたのである。また、訓練を受けた粘菌を休眠状態にさせてしばらく経ってから復活させたところ、塩分は保存され、“記憶”も最大1ヶ月保存されていた。

　取り込んだ物質が記憶となり情報となるという仕組みは、高等生物における記憶や学習の能力よりも、むしろ免疫システムに近いものを感じるが、果たして……。研究チームは現在、粘菌が複数の忌避剤を“記憶”できるか更なる研究を続けているという。トカナでは過去にパン生地に学習能力があるという研究をお伝えしているが、粘菌や酵母といった小さく単純な生物が示す知性の可能性には驚かされるばかりである。

参考：「Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences」、「EurekAlert」、「Phys.org」、ほか