Slijmzwam maakt wegennet slimmer


Foto: Siga

(Extra materiaal behorende bij de QR code uit de krant na de columntekst)

De slijmzwam is een ondefinieerbaar wezen. Hoewel het organisme sterk aan een schimmel doet denken blijkt uit DNA-onderzoek dat hij daar niet aan verwant is. Wat de slijmzwam dan wel is, daar discussiëren biologen nog over. Duidelijk is dat het creatuur uitstekend in staat is om de snelste route van A naar B te vinden. En dat zonder hersenen.

Slijmzwammen zien er uit als grote klodders slijm die wel een vierkante meter kunnen beslaan. Het zijn geen statische wezens; ze kunnen van vorm veranderen. Met slijmerige tentakels zoeken ze voedsel. Hiervoor heeft de slijmzwam speciale receptoren waarmee hij chemische signalen uit zijn omgeving oppikt. Als verschillende tentakels dezelfde voedselbron vinden, dan beweegt het organisme zich met behulp van schijnvoetjes in de richting van de uitloper die de kortste afstand heeft tot de voedselbron. Op die manier kan de slijmzwam zich met minimale inspanning van de ene maaltijd naar de andere verplaatsen.

Een efficiënt wegennet ontwerpen is geen gemakkelijke taak. Het heeft menig civiel ingenieur al heel wat hoofdbrekens en dure, energieverslindende computertijd gekost. De slijmzwam bood een goedkoop en makkelijk alternatief. Op een wegenkaart werden hoopjes havervlokken neergelegd op de grote steden, ook de slijmzwam werd op een stad geplaatst. Vervolgens kon het wezen zijn ding doen: de kortste weg zoeken van hoopje naar hoopje. In goede omstandigheden groeien de voedselzoekende tentakels één centimeter per uur, het resultaat liet dus een aantal dagen op zich wachten. Nadat alle havervlokken verorberd waren, vertoonde de wegenkaart een efficiënt slijmspoor tussen de steden.

Wetenschappers vergeleken met behulp van de slijmzwam het wegennet van 14 landen. De transportnetwerken van België, Canada en China kwamen het meest overeen met het ‘slijmmodel’. De netwerken in de Verenigde Staten en in Afrika kwamen als het minst efficiënt uit de bus. Zij kunnen de slijmzwamsuggesties gebruiken voor verbeteringen.

Op een wegenkaart is het natuurlijk lastig rekening houden met de vorm van een terrein, opgebroken wegen, files en ander verkeersleed. Ook daar is in het slijmzwam-model wat op gevonden. Een wegversperring kan gesimuleerd worden met een hoopje zout op de kaart. Zout is giftig voor de slijmzwam, het organisme zal vanzelf een alternatieve route zoeken.

Uit onderzoek blijkt dat de slijmzwam een onsuccesvolle route chemisch markeert en daarna mijdt. Met behulp van die chemische stof kan een kaart als het ware voorzien worden van terreinkenmerken, zoals bergen.

Het is bij de slijmzwammethode zelfs mogelijk om regelmatig terugkerende gebeurtenissen als het spitsuur te simuleren. In droge en koude omstandigheden groeit de slijmzwam namelijk minder snel. Tijdens een experiment is het organisme telkens 30 minuten blootgesteld aan ongunstige omstandigheden, gevolgd door 30 minuten van normale groeicondities. Als na een tijd de slijmzwam niet meer wordt geconfronteerd met de ongunstige omstandigheden, vertoont het wezen toch een gereduceerde groei, omdat het de slechte condities verwacht.

Voortaan maar kaart en slijmzwam mee, in plaats van een navigatiesysteem?

Ook leuk om te weten naar aanleiding van de column:

De slijmzwam werd aanvankelijk als een schimmel bestempeld, omdat het wezen daar uiterlijk aan doet denken en zich net als een schimmel voortplant met sporen. Nu wordt gedacht aan een indeling bij de supergroep Amoebozoa. Dit zijn eencellige organismen, die op een amoebe lijken en zich voortbewegen met behulp van pseudopodia of schijnvoetjes.

Een heel bijzondere slijmzwam is Dictyostelium discoideum, liefkozend ‘Dicty’ genoemd. In voedselrijke tijden leeft Dicty als een eencellig organisme, maar in slechte tijden vormen verschillende van deze eencelligen een meercellig organisme. Dit wezen wordt een slak genoemd, uiteraard weer omdat de meercellige Dicty daar uiterlijk aan doet denken. Sommige cellen in de ‘slak’ specialiseren zich tot bijvoorbeeld voorplantingsorganen. Meer over dit bijzondere wezen is hier te lezen (de Engelstalige variant geeft een uitgebreider overzicht). Een mooi plaatje van de buitengewone voortplantingscyclus is hier te zien.

Op dezelfde wijze waarop de slijmzwam de kortste weg van A naar B vindt op een landkaart, stelt het wezen ook de snelste route door een doolhof vast. Dit blijkt uit experimenten waarbij er aan de start en finish van een doolhof voedsel was neergelegd. Bij andere experimenten lieten wetenschappers de slijmzwam een robot besturen. Hoe dat in zijn werk gaat is (in het Engels) hier te lezen.

In de column over de termieten werd beschreven dat de mens niet het enige wezen is dat voedsel verbouwd. Sommige termieten en mieren verbouwen schimmels in hun nesten. Ook de slijmzwam maakt carrière als boer en zaait bacteriën, zoals hier is te lezen.


Foto: Andy Adamatzky and Jeff Jones

Gepubliceerd in dagblad Trouw op 20 maart 2015

Ylva Poelman alias De Bionische Vrouw
E: info@bionicacentrum.nl
T: 06 - 22 79 71 84