脳がなくても、考えられる

朽木の裏に広がる、黄色いネットワーク

森を歩いていて、朽ちた丸太の裏に鮮やかな黄色い網目を見つけたことがある人もいるだろう。潰れたマカロニチーズのような、あるいはマスタードを垂らしたような姿。それがモジホコリモジホコリ（Physarum polycephalum）
変形菌の一種。数百万の核を持つが、細胞膜は1つだけの巨大単細胞生物。ラテン語で「多頭」を意味する名前を持つ。——学名 Physarum polycephalum——という生物だ。

粘菌は動物でも植物でもない。菌類ですらない。かつてはキノコの仲間と誤解されていたが、現在は原生生物原生生物（プロティスト）
動物・植物・菌類のどれにも分類しにくい真核生物の総称。アメーバ、ゾウリムシなどが含まれる。「よくわからないものの寄せ集め」とも言われる。に分類されている。体は1つの巨大な細胞でできており、その中に何百万もの核が詰まっている。壁のない部屋がいくつも繋がったワンルームのような構造だ。

この生物がなぜ科学者の注目を集めたのか。それは2000年、北海道大学の中垣俊之中垣俊之（なかがき・としゆき）
1963年生まれの生物学者。北海道大学電子科学研究所。粘菌の行動知性の研究で、2008年と2010年にイグノーベル賞を2度受賞した。らが、Nature誌にわずか1ページの論文を発表したことに始まる。

実験は驚くほど単純だった。4cm四方のプラスチック製の迷路に粘菌を広げ、入口と出口にオートミールの塊——粘菌の好物——を置く。8時間後、粘菌は行き止まりの通路から撤退し、2つの餌を結ぶ最短ルートだけに管を太く残した。19回の試行中、17回で成功した。

迷路の壁の間から枝分かれしながら進む Physarum polycephalum。中垣らが2000年に Nature に発表した実験は、これと同じ構造の4cm四方の迷路で行われた（撮影: Tim Tim (VD fr), CC BY-SA 4.0）

東京の鉄道網を、再現した

迷路を解いたというだけなら、「偶然の最適化」と片付けられたかもしれない。だが中垣らのグループは2010年、さらに大きな実験をScience誌に発表した。寒天の上に、首都圏の主要都市の位置にオートミールを配置する。中央の「東京」にあたる位置に粘菌を置き、26時間待った。

粘菌は放射状に広がり、すべての餌を探り当てた後、余分な枝を刈り込みはじめた。栄養の多い管は太くなり、使われない管は細くなって消える。最終的に残ったネットワークの形は、実際のJRの鉄道路線図に驚くほど似ていた。

研究チームはこの研究で2010年のイグノーベル賞イグノーベル賞（Ig Nobel Prize）
ハーバード大学で毎年授与される賞。「まず人を笑わせ、そして考えさせる」研究に贈られる。パロディではなく、受賞研究の多くは一流誌に掲載された本物の科学。（交通計画部門）を受賞した。2008年の迷路実験での受賞（認知科学部門）に続く2度目。笑いを誘った後に考えさせる——まさにそういう研究だった。だが、笑った後に残るのは不穏な問いだ。「脳なしで鉄道網の設計に近いものを作れる」のだとしたら、人間の知性とは何なのだろうか。

粘菌のように、迷路を解いてみる

粘菌が迷路を解くとき、頭の中で地図を描いたりはしない。全方向に同時に伸び、行き止まりに当たったら引き返す。流量の多い管を太くし、流量の少ない管を消す。この単純なルールだけで、最短経路が浮かび上がる。

下のシミュレーターで、この過程を自分のペースで観察してほしい。まず「① 探索開始」で粘菌が全方向に広がり、次に「② 最適化開始」で不要な管が消えていく。2つのフェーズを順番に進めることで、粘菌の「知性」がどこから生まれるかを見届けることができる。

見てほしいのは、最短経路を「計算」しているわけではないという点だ。粘菌は全体の地図を持っていない。各管が局所的なルール——「流れが多いなら太くなれ、少ないなら細くなれ」——に従っているだけだ。それなのに、結果としてグローバルな最適解が浮かび上がる。

なぜ脳なしで最適解に辿り着けるのか

粘菌の「知性」のメカニズムを分解すると、3つの要素に行き着く。どれも単純で、どれも脳を必要としない。

ここで立ち止まって考えたい。人間は、これを「知性」と呼んでいいのだろうか。もし「知性」を「脳を使って考えること」と定義するなら、粘菌は知的ではない。だが「環境から情報を取り込み、処理し、最適な行動に変換すること」と定義するなら、粘菌はそれをやっている。

粘菌は「学ぶ」ことすらできる

迷路を解けるだけでも十分に衝撃的だが、2016年にフランスのトゥールーズ大学のオードリー・デュスチュールAudrey Dussutour
フランス国立科学研究センター（CNRS）の研究者。トゥールーズ大学の動物認知研究センター所属。粘菌の学習と記憶に関する先駆的な研究で知られる。らが発表した研究は、さらに踏み込んだ。粘菌が馴化馴化（じゅんか・habituation）
同じ刺激を繰り返し受けると、反応が弱まっていく現象。学習の最も基本的な形態とされる。熱いお風呂に入ったとき、最初は熱くても次第に慣れるのも一種の馴化。——学習の最も基本的な形——ができることを示したのだ。

実験はこうだった。粘菌が好まないキニーネ（苦い物質）で覆った橋の先に餌を置く。初日、粘菌は橋を渡るのを嫌がり、到達に時間がかかる。ところが5日間繰り返すと、粘菌はキニーネを無視して素早く橋を渡るようになった。「害がない」ことを学んだのだ。

しかも、キニーネに慣れた粘菌は、カフェインにはまだ嫌がる。つまり「何にでも鈍くなった」のではなく、特定の物質に対してだけ慣れた。これは感覚の疲労や適応ではなく、刺激特異的な行動変化——学習の定義そのものだ。

さらに驚くべき実験が続いた。同じ年、デュスチュールのチームは「学習した粘菌」と「学習していない粘菌」を融合させた。粘菌は同じ種のもの同士が接触すると自然に合体する。3時間後、融合した個体は——元の「学習していない」方も含めて——キニーネを恐れなくなっていた。学習の「転送」だ。融合部に太い管が形成され、それが情報伝達の経路になっていたと考えられている。

粘菌研究の道のり——嘲笑から敬意へ

粘菌と人間のつきあいは古い。赤い点はこのトピックの転換点を示す。

知性とは何か——粘菌が突きつける問い

粘菌は私たちに、居心地の悪い問いを突きつける。

最短経路を見つけること、ネットワークを最適化すること、過去の経験から行動を変えること——これらを「知性」と呼ぶかどうかは、結局のところ定義の問題だ。だが定義の問題だと片付けるのは簡単すぎる。なぜなら、私たちが「知性」という言葉にどんな意味を込めるかは、「自分たちは特別な存在だ」という感覚と深く結びついているからだ。

脳を持つ生物だけが「考える」ことができる。この前提は、長い間疑われることがなかった。デカルトは「我思う、ゆえに我あり」と言ったが、粘菌は「思う」のだろうか。

いや、「思う」とは言えないだろう。粘菌には意識がない（おそらく）。主観的な体験もない（おそらく）。だが、情報を処理し、環境に適応し、問題を解く。これを「知性」のカテゴリから排除してしまうと、知性という概念は「脳を持つ動物の特権」になる。それは事実の記述ではなく、定義の恣意的な制限だ。

私はこう思う。粘菌が「知的」かどうかより、粘菌を前にして自分たちの知性をどう見るかの方が、ずっと面白い問いだ。人間の脳は860億のニューロンを持つが、やっていることの本質は粘菌と同じかもしれない——局所的なルールの集積から、全体の秩序を創発させること。違いは規模と複雑さであって、原理ではないのかもしれない。

いや——そう断言するのは早い。「規模と複雑さの違いしかない」と言い切ってしまうと、意識や自由意志の問題が全部消えてしまう。消えるべきではない。ただ、粘菌を見ていると、知性の「下限」がどこにあるのか、誰にもわからないという事実だけは、はっきり浮かび上がってくる。

大雨のあと、ロンドンのガナースバリー・トライアングル自然保護区のオーク材の上で広がる粘菌。枝分かれする管の構造は鉄道路線図に似ている（撮影: Ian Alexander, CC BY-SA 4.0）

粘菌と人間の交差点