Fungos inteligentes: Design biológico imita o sistema ferroviário de Tóquio
Os métodos eficientes de um bolor podem ensinar engenheiros humanos
O que os engenheiros humanos poderiam aprender com o humilde Physarum polycephalum? Aparentemente a construção de uma rede confiável e econômica. O protagonista do estudo que nós trouxemos hoje é o Physarum polycephalum, que é que não tem boca nem estômago, mas consegue comer; não tem membros, mas consegue se locomover; e não tem cérebro, mas consegue aprender.
Esse organismo tem a estrutura de um fungo, mas se comporta como um animal — mas NÃO um animal — possui apenas uma célula que contém diversos núcleos contendo DNA. Ele é um metamorfo mestre, assume diferentes aparências dependendo de onde e como está crescendo.
Na floresta, pode se consolidar em em gigantescas bolas amarelas ou permanecer tão despretensiosa quanto uma mancha de mostarda na parte inferior de uma folha; no laboratório, confinado a uma placa de Petri, geralmente se espalha finamente pelo ágar, ramificando-se como coral.
O nome carinhoso dele na comunidade científica é Blob, baseado no filme de 1988 The Blob. No filme, o alienígena come tudo o que vê pela frente e vai ficando mais inteligente com o tempo. E de fato, a arte imita a vida. Atualmente Blob é considerado “bolor limoso” e faz parte do reino protista, que é onde colocamos tudo que não entendemos completamente.
Aprenda mais sobre o Blob:
Um experimento sugere que esse bolor limoso pode realmente abrir caminho para sistemas tecnológicos aprimorados, como computadores mais robustos e redes de comunicação móvel.
Essa revelação ocorreu depois que uma equipe de pesquisadores japoneses e britânicos observou que o mofo limo se conectava a fontes de alimentos espalhadas em um design quase idêntico ao sistema ferroviário de Tóquio.
Atsushi Tero, da Universidade de Hokkaido, no Japão, juntamente com colegas de outras partes do Japão e do Reino Unido, colocou flocos de aveia em uma superfície úmida em locais que correspondiam às cidades ao redor de Tóquio e permitiu que o molde Physarum polycephalum crescesse para fora do centro. Eles observaram o mofo viscoso se auto-organizar, se espalhar e formar uma rede que era comparável em eficiência, confiabilidade e custo à infraestrutura do mundo real da rede ferroviária de Tóquio.
“Alguns organismos crescem na forma de uma rede interconectada como parte de sua estratégia normal de forrageamento para descobrir e explorar novos recursos”, escreve Tero no relatório. "Physarum é um grande organismo amebóide unicelular que procura por fontes de alimento distribuídas de forma irregular ... [Ele] pode encontrar o caminho mais curto através de um labirinto ou conectar diferentes matrizes de fontes de alimento de maneira eficiente com comprimento total baixo, mas média curta distância mínima entre pares de fontes de alimentos, com alto grau de tolerância a falhas para desconexão acidental."
Todas essas são estratégias para encontrar comida e evitar substâncias perigosas. O Blob deixa um “slime” por onde passa, para deixar claro que ele já comeu o que estava ali e que não é preciso retornar. Ele também consegue aprender a ignorar ambientes nocivos e se “lembrar” disso por até um ano.
Os pesquisadores sabiam que capturar a essência desse sistema biológico em regras simples poderia ser útil para informar a construção de redes auto-organizadas e econômicas no mundo real. Eles capturaram os principais mecanismos necessários para o mofo limoso conectar suas fontes de alimentos de maneira eficiente e os incorporaram em um modelo matemático.
Como o experimento aconteceu:
Como o bolor limoso foi submetido a inúmeras rodadas de seleção evolutiva, essa fórmula baseada em seus hábitos alimentares pode fornecer uma rota para projetos de rede mais eficientes e adaptáveis para transporte e comunicação.
A FORMAÇÃO DA REDE DO PHYSARUM POLYCEPHALUM
(A) em t = 0, um pequeno plasmodium do bolor foi colocado no local de Tóquio em uma arena experimental limitada pelo litoral do pacífico (borda branca) e complementada com fontes de alimentos adicionais em cada uma das principais cidades da região (pontos brancos).
(B a F) o plasmodium cresceu a partir da fonte inicial de alimentos com margem contínua e colonizou progressivamente cada uma das fontes de alimentos. atrás da margem de crescimento, o micélio de propagação resolveu-se em uma rede de tubos que interligam as fontes de alimentos.
O modelo captura a dinâmica básica da adaptabilidade da rede por meio da interação de regras locais e produz redes com propriedades comparáveis ou melhores do que as redes de infraestrutura do mundo real. O trabalho descrito fornece um exemplo fascinante e convincente de que modelos matemáticos puros biologicamente inspirados podem levar a algoritmos completamente novos e altamente eficientes, capazes de fornecer sistemas técnicos com características essenciais de sistemas vivos, para aplicações em áreas como ciência da computação, redes de eletricidade, estruturação da rede de transporte público de uma cidade ou até mesmo para ajudar a compreender o sistema neurológico humano.
Referencias:
https://super.abril.com.br/ciencia/conheca-o-blob-a-criatura-misteriosa-que-tem-720-sexos/
