このように単細胞生物を「数珠つなぎのビーズ」に見立てて、各部位の動きの原理を探ることが本研究の目的でした。

分散型情報処理システムが単細胞生物を優雅に泳がせる

なぜ脳がない単細胞生物でも優雅に泳ぐことができるのでしょうか？

最新の顕微鏡解析やバイオフィジクス研究によって、ゾウリムシやアメーバのような単細胞でも「からだ」が一枚岩ではなく、繊毛、べん毛、細胞骨格、膜下のモータータンパクなど複数の“部品”で組み上げられていることがわかってきました。

興味深いのは、それぞれの部品が独立して外界の刺激を受け取り、ごく局所的なルールで反応を決める点です。

たとえば化学物質の濃度勾配を感じる受容体はべん毛モーターに信号を送り、べん毛は回転方向を変えて細胞をくるりと向き替えますが、その指示は「隣の部品」までしか伝わりません。

にもかかわらず、細胞全体としてみると最短経路で栄養源へ向かう軌跡を描き、障害物があっても滑らかに回避できます。

さらに、化学ネットワークの「記憶効果」によって刺激履歴を数分単位で保持し、次の行動を先読みする学習様式まで備わることが報告されています。

つまり単細胞生物は、分散した多数の簡単な計算ユニットが協調して「即席の脳」を構築していると言えるのです。

そのしくみは、中央処理では再現の難しい特性を持ちます。

たとえば分散処理は情報を一極集中させずに並列で流すため、シナプス式の脳型ネットワークに比べて遅延が少なく、環境変化への初動が速いという利点があります。

特に故障体制は注目に値します。

分散型処理利ステムはリンクが途切れたり一部のモーターが壊れても、残る部品が自律的に役割を補完し、泳ぎを維持する堅牢性まで備わる点は脳型システムに勝る場合すらあります。

単細胞の泳ぎが優雅に見えるのは、脳に頼らずとも無数の小さな意思決定が瞬時に重なり合い、一つの統合された行動へと昇華している証しと予測されています。