甚至蠕虫都做出复杂的决定

当我的脸靠在面包店的窗户上时,我必须做出决定:麸皮松饼或三巧克力Éclair和鲜奶油蘸酱。一方面,decade废的糕点更昂贵a

当我的脸靠在面包店的窗户上时,我必须做出决定:麸皮松饼或三巧克力Éclair和鲜奶油蘸酱。一方面,decade废的糕点更昂贵,更健康。另一方面,它更漂亮,我感到压力很大。对我来说幸运的是,我有大约860亿个神经元来做出这一复杂的决定。不幸的是,对于行为科学家来说,了解涉及860亿个神经元时的复杂决策是一项挑战。

Salk Institute的一群研究人员使用了一种更简单的方法来研究决策。他们只使用了只有302个神经元Pristionchus pacificus的蠕虫。从历史上看,科学家认为如此小的神经网络意味着蠕虫只从事简单的决策:我遇到食物,所以我决定吃食物。但是Salk的研究人员对这一假设提出了挑战,并表明蠕虫能够进行复杂的决策 – 也就是说,蠕虫进行成本效益分析。

Pristionchus Pacificus:简单的挑剔还是复杂的决策者?

P. Pacificus可能是一个恶性的小型线虫。它配备了一圈牙齿,它用来咬住其他线虫,例如秀丽隐杆线虫。两种生物都偏爱相同的食物来源,细菌。此外,P。Pacificus吃了秀丽隐杆线虫。捕食性蠕虫通常用一口杀死幼虫秀丽隐杆线虫,但成年秀丽隐杆线虫更加坚硬,很容易逃脱。从历史上看,这些非致命的成人靶向叮咬被认为是失败的掠食性尝试。也就是说,302个神经的P. Pacificus只是试图吃它遇到的任何秀丽隐杆线虫,但通常没有成功。然而,萨尔克学院的研究人员注意到了一些使他们质疑这一假设的东西。

Pristionchus Pacificus配备了一圈牙齿,它用来咬住其他线虫。一口咬伤通常会杀死幼虫秀丽隐杆线虫,但成年人通常会逃脱。 (信用:Susoy,V。等人,Elife。2015)被咬伤后,C。Elegans避开P. Pacificus约10分钟,撤退到食物较少的地区。这使研究人员认为,这些叮咬不仅仅是尝试一顿饭的尝试失败。也许P. Pacificus考虑了另一个目标:领土防御。研究人员假设P. Pacificus权衡了咬伤多种结果的好处(杀死食物和捍卫领土)的成本。这种复杂的决策行为在脊椎动物中是熟悉的,但在蠕虫中是出乎意料的。

咬或不咬人:成本效益分析

咬人的成本是少于进食的时间。咬合的好处取决于预期的结果。例如,如果预期的结果是杀死秀丽隐杆线虫,那么好处是食物的新来源(即死去的秀丽隐杆线虫)。另一方面,如果预期的结果是将秀丽隐杆线虫赶走,那么益处就是捍卫两种蠕虫的价值(即细菌)。研究人员发现,成年秀丽隐杆线虫消耗的细菌比太平洋假单胞菌快1.5倍。这表明,在某些情况下,花费的时间花在成年秀丽隐杆线虫上是散布的。

研究人员假设太平洋假单胞菌根据可用的细菌和涉及的秀丽隐杆线虫类型(成人或幼虫)权衡其决策。如果细菌过多,咬人是浪费时间。 P. Pacificus应该只专注于饮食而不是花时间咬人。如果只有很少的细菌,那么找到更多食物并捍卫几乎没有可用的东西就很重要。因此,P。Pacificus应该咬幼虫C.秀丽隐杆线虫(用于食物)和成年秀丽隐杆线虫(以将其远离宝贵的细菌)。如果没有细菌,则该领土不值得防御。取而代之的是,太平洋假单胞菌应专注于咬幼虫秀丽隐杆线虫。为了测试这一点,他们将P. p. p. p. p. p. p. p. p. p. p. p. p. c. c. c. c.c。pacificus,将细菌和幼虫或成年秀丽隐杆线虫的竞技场放置在舞台上。他们发现,P. Pacificus对幼虫C.秀隐杆菌进行了杀人和食物的策略,该战略很容易被杀死并且不会消耗太多细菌。 P. Pacificus大多数没有细菌,并且随着细菌丰度的增加而少一点。

另外,P. Pacificus采取了针对成年秀丽隐杆线虫的领土防御策略,这很难杀死并迅速消耗细菌。当细菌稀缺时,太平洋疟原虫最少,当细菌缺乏或丰富的细菌时。非致命的叮咬有效地将竞争者从其领土上驱逐出境。总之,这表明P. Pacificus权衡了成本和收益以确定应该咬的东西。

P. Pacificus根据细菌丰度和猎物类型来改变其策略。它参与了针对幼虫秀丽隐杆线虫的杀戮战略,以及针对成年秀丽隐杆线虫的领土防御策略。 (学分:Quach,K。等,当前的生物学。2022)

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