Physarum polycephalum – Netzwerkbildung ohne Gehirn

Schleimpilz, Labyrinth, Bahnnetz: Biologie, Experimente, Modell und Haltung

Kurzfassung

Physarum polycephalum ist ein Schleimpilz, der als einzelne, vielkernige Zelle mehrere Quadratmeter erreichen kann. Er besitzt weder Nervensystem noch Gehirn (Spektrum der Wissenschaft, Kolumne). Trotzdem findet er kürzeste Wege durch ein Labyrinth und verbindet Futterquellen zu Netzen, die in Länge, Effizienz und Ausfallsicherheit technischen Netzen ähneln. Das Papier fasst Biologie, Schlüsselexperimente, das mathematische Modell, die Haltung im Labor und die Anwendbarkeit in Bau und Lehre zusammen.

Schlüsselexperimente

Jahr	Experiment	Kernaussage
2000	Labyrinth, Futter an Ein- und Ausgang (Nakagaki, Yamada, Tóth, Nature)	Die Teilstücke verschmelzen, füllen alle Gänge und ziehen sich aus Sackgassen zurück; übrig bleibt eine dicke Röhre entlang des kürzesten Wegs (ScienceBlog). Vertiefung: Nakagaki et al. 2001, Biophys. Chem. 92(1):47–52.
2010	36 Haferflocken in der Lage der Städte um Tokio (Tero, Takagi, Saigusa, Ito, Bebber, Fricker, Yumiki, Kobayashi, Nakagaki, Science)	Der Organismus bildet ein Netz mit ähnlicher Effizienz, Fehlertoleranz und Länge wie das Bahnnetz der Region (Spektrum). Beobachtungsdauer etwa 26 Stunden (Spektrum, ScienceNews); eine andere Quelle nennt 28 Stunden (Domus) – Abweichung offen, Originalarbeit maßgeblich.
Jahr nicht geprüft	Übertragung des Modells auf kosmische Strukturen (Burchett, Elek)	Ein 3D-Physarum-Modell wurde auf rund 37 000 Galaxien angewandt (ScienceBlog) – Ausblick, kein Beleg für Schleimpilz-„Intelligenz“.

Einordnung: Die Ergebnisse zeigen Selbstorganisation über lokale Regeln. Ob man das „Intelligenz“ nennt, ist eine Definitionsfrage; das Schulmaterial von Science in School stellt diese Frage ausdrücklich zur Diskussion.

Abbildungen / Figures

Netzmodell nach Tero et al.: Adern verdicken mit dem Fluss / network model

Physarum-Labor im Browser nach 80 Schritten / browser lab after 80 steps

Fachpapier und Labor

Fachpapier DE und EN mit Modell, Haltung im Labor, Anwendungen und Grenzen sowie einem Leitfaden für Schule und Kurs (Nährboden, Kultur, Netzwerk-Experiment, Fehlersuche): im Angebot. Das Physarum-Labor rechnet das Netzmodell im Browser.

EN · Abstract

Physarum polycephalum is a slime mold that, as a single multinucleate cell, can reach several square metres. It has neither a nervous system nor a brain (Spektrum der Wissenschaft, column). Nevertheless it finds shortest paths through a maze and connects food sources into networks that resemble technical networks in length, efficiency and fault tolerance. This paper summarises the biology, key experiments, the mathematical model, laboratory culture and applicability within building and teaching.