Amöbe: Kein Hirn, aber Intelligenz

Eines der spukhaftesten Lebewesen ist ein Einzeller, der sich unendlich oft teilen kann und doch eine Zelle bleibt, nur die Zellkerne gehen bald in die Millionen. Und die Fläche, die diese Zelle einnehmen kann, beeindruckt auch, im Labor liegt der Rekord bei 5,5 Quadratmetern. In der Natur wird es noch größere geben, seit 700 Millionen Jahren, so lange existiert Physarum polycephalum, das kein Tier ist und keine Pflanze, auch kein Pilz – obwohl der im Namen anklingt, auf Deutsch heißt das Wesen Schleimpilz –, sondern eine Amöbe.

Die hat natürlich keine Nerven und schon gar kein Gehirn, aber sie kann Probleme lösen, bei denen Computer rasch an ihre Grenzen stoßen, etwa das des „travelling salesman“: Wie findet ein Handlungsreisender, der x Orte besuchen muss, die optimale Route? Der Schleimpilz löst das Problem, auch er ist oft auf Reisen, er wandert, dem Futter – Bakterien, Pilzen – nach, einen Meter pro Stunde: Derjenige seiner Ränder, der etwas detektiert, signalisiert das dem gesamten Verbund; der ist nicht nur Schleim, er hat im Inneren Ver- und Entsorgungskanäle; die dienen auch der Fortbewegung, sie können sich verengen/erweitern. Und sie tun das auch, wenn das Signal kommt, so schieben sie den ganzen Körper voran oder zurück.

Legt man nun ein Physarum mitten auf eine mit Futter besetzte Fläche, breitet es sich überall hin aus. Ist die Fläche ein Labyrinth, füllt es bald alle Wege, auch die, die nirgendwo hinführen. Gibt es dann Futter nur noch am Ein- und Ausgang, zieht es sich auf die kürzeste Verbindung zwischen beiden zurück. Ist die Fläche einfach eine Fläche, füllt es sie natürlich auch. Und gibt es dann nur noch am Rand Futterstellen, mehrere, verbindet es sie auf kürzestem Weg, so wie es der „travelling salesman“ tut.

Beherrschung von Zeit und Raum

Physarum beherrscht aber nicht nur den Raum, sondern auch die Zeit, es hat ein Gedächtnis und Voraussicht: Unterbricht man die Futterzufuhr temporär – nach jeder Stunde einmal kurz –, unterbricht das Wesen nach der dritten Stunde aus eigenen Stücken sein Wachstum, es nimmt den Mangel vorweg. Das tut es sogar dann, wenn in Wahrheit nach der vierten Stunde wieder Futter da ist, erst nach zwei weiteren Stunden verblasst seine Erinnerungsspur.

All das hat bisher Toshiyuki Nakagaki (Sapporo) im Alleingang gezeigt, er dachte auch darüber nach, ob der Schleimpilz „intelligent“ ist, Japaner sind nach Bekunden des Forschers in dieser Frage nicht so auf Menschen fixiert. Aber jetzt ziehen Westler nach: Eine Gruppe um Chris Reid (Sydney) hat gezeigt, dass der Schleimpilz auch ein Gedächtnis für Raum hat, ein „ausgelagertes Gedächtnis“: Beim Wandern scheidet er immer etwas aus, auch Schleim, ein Glykoprotein, und wenn er Flächen entdeckt, die damit bedeckt sind, meidet er sie –  sofern er kann.

Eigene Abscheidung weist den Weg

Mit dieser Taktik löst er ein Problem, an dem manche Roboter scheitern, das des Entkommens aus einer Falle bzw. Umgehens eines Hindernisses. Dieses Hindernis ist u-förmig, Physarum wird innen im U platziert, an der anderen Seite des unteren Balkens ist Futter. Das kommt in Spuren durch, Physarum kann das nicht, es muss aus dem U heraus und es umgehen.

Dazu befähigt es sein ausgelagertes Gedächtnis: Wo immer Physarum auf seinen eigenen Schleim stößt, zieht es sich zurück und sucht Wege, auf denen es noch nicht war. Das ist höchst erfolgreich – in 96 Prozent der Experimente war das Futter in durchschnittlich 57 Stunden erreicht –, und es wird nur aufgegeben, wenn die Forscher überall Schleimspuren platzieren. Dann wird nach dem Zufallsprinzip weitergesucht: In weniger als einem Drittel der Versuche führte das in einem Zeitlimit von 120 Stunden überhaupt zum Ziel (Pnas, 8. 10.). Reid vermutet, dass auf diesem Weg – über das Ausbringen von Chemikalien in die Umwelt und die anschließende Orientierung daran, Ameisen tun es etwa so mit Düften – die „Grundlagen für die Entwicklung des Gedächtnisses gelegt wurden“.

("Die Presse", Print-Ausgabe, 23.10.2012)