Weder Delfine noch Schimpansen: Ein gehirnloser Organismus, stellt unser Verständnis von Intelligenz infrage

Er ist gelblich, schleimig und lebt im Verborgenen feuchter Wälder. Und doch stellt er eine der grundlegendsten Annahmen der modernen Wissenschaft infrage: dass Intelligenz zwingend ein Gehirn braucht.

Der Einzeller Physarum polycephalum, ein sogenannter Schleimpilz, verfügt weder über Neuronen noch über ein Nervensystem. Trotzdem löst er Probleme, optimiert Wege und „lernt“ aus Erfahrung, d.h. der Einzeller zeigt verhaltensbasierte Anpassungen.

Was zunächst wie eine Kuriosität der Natur klingt, hat sich in den vergangenen Jahren zu einem ernsthaften Forschungsfeld entwickelt. Biologen, Informatiker und sogar Verkehrsplaner untersuchen, wie ein Organismus ohne zentrales Steuerungsorgan zu erstaunlich effizienten Lösungen gelangt.

Entscheidungen ohne Denkzentrale

Physarum polycephalum gehört zu den Myxomyceten, einer Gruppe von Schleimpilzen, die biologisch weder eindeutig Pflanzen noch Tieren oder Pilzen zugeordnet werden. In seiner aktiven Phase bildet er ein weit verzweigtes Netzwerk aus röhrenartigen Strukturen.

Durch diese Kanäle pulsiert das Protoplasma rhythmisch hin und her – angetrieben von chemischen und physikalischen Prozessen.

Diese pulsierenden Strömungen sind mehr als bloße Bewegung:

• Sie ermöglichen dem Organismus, Informationen aus seiner Umgebung aufzunehmen und darauf zu reagieren.
• Nähert er sich einer Nahrungsquelle, verstärkt er bestimmte Verbindungen seines Netzwerks.
• Treffen seine Ausläufer auf schädliche Substanzen, werden diese Bereiche gemieden oder zurückgebaut.

Das Erstaunliche: All dies geschieht ohne zentrale Kontrolle. Entscheidungen entstehen aus der Dynamik des gesamten Systems – dezentral, aber koordiniert.

Der kürzeste Weg durch das Labyrinth

Besondere Aufmerksamkeit erregte ein Experiment japanischer Forscher zu Beginn der 2000er-Jahre:

Sie setzten den Schleimpilz in ein Labyrinth, an dessen zwei Enden Haferflocken als Nahrungsquelle platziert waren. Innerhalb weniger Stunden hatte der Organismus ein Netzwerk gebildet, das beide Punkte über die kürzeste verfügbare Strecke verband.

Was wie ein biologischer Zufall wirken könnte, erwies sich als reproduzierbares Muster:

Der Schleimpilz tastete zunächst mehrere Wege ab, zog ineffiziente Verbindungen wieder zurück und stabilisierte schließlich die optimale Route. Informatiker erkannten darin Parallelen zu mathematischen Optimierungsalgorithmen, wie sie in der Netzwerkanalyse oder Routenplanung eingesetzt werden.

Lernen ohne Gedächtnis?

Noch provokanter sind Experimente, die dem Organismus eine Art Lernfähigkeit zuschreiben:

In Versuchen an europäischen Universitäten wurde der Schleimpilz wiederholt bitteren Stoffen wie Koffein oder Chinin ausgesetzt. Zunächst wich er diesen Substanzen aus. Nach mehrmaligem Kontakt jedoch durchquerte er sie zunehmend schneller, als hätte er „verstanden“, dass keine reale Gefahr droht.

Wird der Organismus geteilt und später wieder zusammengeführt, scheint er diese Anpassung beizubehalten.

Solche Beobachtungen fordern gängige Definitionen von Lernen heraus. Wenn ein einzelliger Organismus ohne Synapsen sein Verhalten anpasst, muss Intelligenz womöglich breiter gedacht werden.

Ein U-Bahn-Plan aus Schleim

Für weltweite Schlagzeilen sorgte 2010 ein weiteres Experiment in Japan:

Wissenschaftler legten auf einer Gelplatte die geografische Struktur der Metropolregion Tokio nach. An den Positionen der wichtigsten Bahnhöfe platzierten sie Haferflocken. Den Schleimpilz setzten sie im Zentrum aus.

Binnen Tagen entstand ein Netz aus röhrenartigen Verbindungen, das die Nahrungsquellen miteinander verband. Die Struktur ähnelte auffallend dem realen U-Bahn- und Eisenbahnnetz der Region.

Besonders bemerkenswert: Das biologische Netzwerk erwies sich als robust gegenüber Störungen und vermied überflüssige Umwege.

Verkehrsplaner und Ingenieure sahen darin mehr als ein Experiment: Die Wachstumsprinzipien des Schleimpilzes wurden in Computermodelle übertragen, um Transport- und Kommunikationsnetze effizienter zu gestalten.

Intelligenz neu denken

Niemand würde behaupten, dass Physarum polycephalum denkt wie ein Mensch. Er besitzt kein Bewusstsein, keine Sprache, keine Emotionen. Und doch demonstriert er, dass komplexe Problemlösungen nicht zwingend ein Gehirn voraussetzen.

Für die Forschung eröffnet das neue Perspektiven. Biologische Prozesse dienen als Vorbild für Algorithmen, die Lieferketten optimieren, Verkehrsströme lenken oder Kommunikationsnetze stabilisieren. Der Schleimpilz wird so zum Modell einer „verkörperten“ Intelligenz – einer, die aus Material, Bewegung und Umwelt entsteht.

Quelle

„Maze-solving by an amoeboid organism“ – klassisches Experiment, das zeigt, wie Physarum polycephalum den kürzesten Weg in einem Labyrinth findet.

Rules for biologically inspired adaptive network design“ – Netzwerkbildung, die dem Verkehrsnetz von Tokio ähnelt.

„Path finding by tube morphogenesis in an amoeboid organism“ – weitere experimentelle Beobachtungen zur Wegwahl.