Mechanismus der Signalverbreitung im Schleimpilz Physarum polycephalum

Mechanism of signal propagation in Physarum polycephalum
(Mechanismus der Signalverbreitung in Physarum polycephalum)

In dem Artikel „Mechanism of signal propagation in Physarum polycephalum“ geht es um die Erkenntnisse, die ein Forscherteam aus deutschen und amerikanischen Mitgliedern gemeinsam über den Schleimpilz Physarum polycephalum gewonnen haben.
Der Schleimpilz war bereits sehr gut erforscht. Weil er unter anderem leicht kulti­vierbar ist und seine Einzelzellen eine vorteilhafte Größe aufweisen, wird er häufig als Modellorganismus zu Untersuchung von aktiver Zellbewegung und Zelldiffe­renzierung genutzt. Bereits im Jahre 2000 konnte nachgewiesen werden, dass Physarum polycephalum sicher den kürzesten Weg zwischen zwei Punkten durch ein Labyrinth finden kann. Wie genau er dies ohne Gehirn bewerkstelligte, blieb je­doch bis vor kurzem noch ungeklärt.
Der Schlüssel der Sache ist jedoch ein relativ simples System. Der Schleimpilz be­steht aus einer Zelle mit einer netzwerkartigen Struktur, die mit flüssigem Zyto­plasma (Grundstruktur in Zellen) gefüllt ist. Ein Stimulus (z.B. Ein Nahrungsreiz) löst die Freisetzung eines Signalmoleküls aus, welches den Strom des Zytoplasmas und damit auch die Wei­terleitung von Informationen in dem Organismus erhöht. Es entsteht also eine Rückkopplungsschleife: je mehr sich die Zelle der Quelle des Reizes nähert, desto mehr Moleküle werden freigesetzt und desto mehr damit zusammenhängende In­formationen können innerhalb der Zelle transportiert werden.
Mit diesem simplen Mechanismus lässt sich das Phänomen erklären, wie der Schleimpilz den kürzesten Weg zwischen zwei Nahrungsquellen findet. Die For­scher vermuten nun, dass ähnliche Vorgänge sich eventuell auch in anderen, we­niger erforschten Organismen finden lassen. Zudem überlegen sie bereits, ob sich diese Technik auf ein mechanisches System übertragen lässt, welches sich da­durch selbst regulieren kann.