園丁有時會在他們的後院遇到它們——海綿狀的黃色團塊蹲在泥土中或緩慢吞噬木屑。徒步旅行者經常發現它們像灑出的超濃芝士通心粉一樣，緊貼在腐爛的木頭側面。在墨西哥，有人據報道從樹木和岩石上刮下它們柔軟的身體，然後像炒雞蛋一樣炒著吃。它們是黏菌：膠狀變形蟲，與破壞酸麵包和黑麥麵包的真菌黴菌幾乎無關。生物學家目前將黏菌歸類為原生生物，這是一個為“我們不太瞭解的一切”保留的分類群，悉尼大學的克里斯·裡德說。
科學家們已經開始瞭解的是，黏菌比它們看起來聰明得多。特別是其中一種，海綿寶寶黃色的多頭絨泡菌，可以解決迷宮問題，模仿人造交通網路的佈局，並從多樣化的選單中選擇最健康的食物——而這一切都無需大腦或神經系統。“黏菌正在重新定義你具備什麼才能算作智慧，”裡德說。
這段影片是透過NOVA和大眾科學之間的合作製作的。要了解更多關於黏菌和其他神奇生物的資訊，請觀看“動物在思考什麼？”，該節目在NOVA scienceNOW播出，於2012年11月7日晚上10點在PBS播出。
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在野外，多頭絨泡菌會在落葉層中翻找，並沿著木頭滲出，尋找細菌、真菌孢子和其他微生物，然後像1958年恐怖電影《幽浮魔 Blob》中的不定形外星生物一樣將它們包裹和消化。儘管多頭絨泡菌通常表現得像一個共同覓食的合作個體群體，但實際上它一生中的大部分時間都是作為一個單細胞存在的，其中包含數百萬個細胞核，即DNA、酶和蛋白質的小囊。這個單細胞是一個塑造形態的大師。多頭絨泡菌根據其生長地點和方式呈現不同的外觀：在森林中，它可能會把自己長成巨大的黃色球狀物，或者像葉子背面的一抹不起眼的芥末醬一樣；在實驗室中，被限制在培養皿中，它通常會將自己薄薄地鋪在瓊脂上，像珊瑚一樣分支。生物學家在三十多年前首次將黏菌帶入實驗室，研究它的運動方式——這與肌肉在分子水平上的工作方式有很多共同之處——並檢查它在分裂時重新連線自身的方式。“在最早的研究中，沒有人認為它可以做出選擇或以看似智慧的方式行為，”裡德解釋說。這種想法已經徹底改變了。
在2000年代初期，當時在日本北海道大學的中垣俊之和他的同事們將一個多頭絨泡菌切碎，並將碎片散佈在一個塑膠迷宮中。黏菌的碎片開始生長並相互尋找，迅速擴張以填滿整個迷宮。中垣和他的團隊在迷宮的起點和終點放置了裝滿營養物質的瓊脂塊。四個小時後，黏菌已經從死衚衕走廊中縮回了它的分支，完全沿著兩塊食物之間可能的最短路徑生長。
在過去的十月，裡德和他的同事發表了一項研究，揭示了黏菌導航環境的方式甚至比之前認識到的更加複雜。當多頭絨泡菌在迷宮中移動或沿著森林地面爬行時，它會留下半透明黏液的痕跡。裡德和他的團隊注意到，覓食的黏菌會避開它已經走過的粘性區域。裡德推斷，這種細胞外黏液是一種外化的空間記憶，它提醒多頭絨泡菌去探索新的地方。
為了測試這個想法，裡德和他的同事們將黏菌放在培養皿中，在一個U形屏障後面，這個屏障阻擋了通往一塊食物的直接路線。由於屏障是由乾燥的醋酸纖維製成的，黏菌無法粘附在上面並爬過去；相反，它們必須沿著U形的輪廓走向食物。最終，24個黏菌中有23個到達了目標。但是，當裡德在引入黏菌之前，用細胞外黏液塗滿了培養皿的其餘部分時，只有24箇中的8個找到了食物。所有預先存在的黏液都使黏菌感到困惑，阻止了它們將不同的區域標記為已探索或未探索。裡德認為，迷宮中的多頭絨泡菌也同樣依賴於它的黏液，用它來首先繪製整個迷宮的地圖，然後記住哪些走廊是死衚衕。
對於黏菌來說，導航迷宮是一項相當令人印象深刻的壯舉，但這種原生生物實際上能夠解決更復雜的空間問題：在實驗室中，黏菌已經有效地再現了微型的東京鐵路網路，以及加拿大、英國和西班牙的高速公路。當研究人員將燕麥片或其他食物碎片放置在與大城市和城市區域相同的位置時，黏菌首先吞沒了可食用地圖的全部。然而，在幾天之內，這些原生生物就自行變薄，留下了相互連線的黏液分支，這些分支以幾乎與人造道路和鐵路線連線東京、歐洲和加拿大的主要樞紐相同的方式連線著食物碎片。
換句話說，單細胞無腦變形蟲並沒有以隨機的方式在食物碎片之間生長出活的分支；相反，它們的行為就像一組人類工程師，生長出最有效的網路。正如工程師設計鐵路以在地形允許的情況下儘可能快地將人們從一個城市運送到另一個城市一樣——只鋪設所需的建築材料——黏菌找到了從一個食物塊到另一個食物塊的最經濟路線，從而節省了能量。英國西英格蘭大學布里斯托分校的安德魯·亞當茨基和其他研究人員對原生生物的行為印象深刻，他們提議使用黏菌來幫助規劃未來的道路建設，可以使用活的原生生物，也可以使用採用其決策過程的計算機程式。研究人員還透過用威懾物（如鹽粒或光束）對抗黏菌來模擬現實世界中的地理限制，如火山和水體，黏菌必須繞過這些威懾物。
另一組實驗表明，黏菌不僅可以導航空間，還可以導航時間，利用一種原始的內部時鐘來預測和為未來環境的變化做好準備。北海道大學的西草哲和他的同事們——包括中垣——將一個多頭絨泡菌放置在一個瓊脂培養皿的凹槽中，該培養皿儲存在溫暖潮溼的環境中（黏菌在溼度高的環境中茁壯成長）。黏菌沿著凹槽爬行。然而，每隔30分鐘，科學家們就會突然降低溫度並降低溼度，使多頭絨泡菌處於不利的乾燥條件下。黏菌本能地開始爬行得更慢，以節省能量。經過幾次試驗後，西草和他的同事們停止改變黏菌的環境，但每隔30分鐘，變形蟲的步速仍然自發地減慢。最終，它停止了自發減速。黏菌在60分鐘和90分鐘的間隔也做了同樣的事情，儘管平均而言，只有大約一半的受試黏菌在沒有環境變化的情況下表現出自發減速。
由於黏菌不能依賴它的黏液來完成這個技巧，西草推測它反而依賴於某種內部機制，可能涉及其單細胞中永久跳動的凝膠狀物質，稱為細胞質。黏菌的膜有節奏地收縮和舒張，保持細胞質在內部流動。當變形蟲的膜遇到食物時，它會更快地跳動和擴張，允許更多的細胞質流入該區域；當它偶然遇到令人厭惡的東西——例如強光——時，它的跳動會減慢，細胞質會移動到其他地方。不知何故，黏菌可能正在跟蹤自身有節奏的跳動，從而創造出一種簡單的時鐘，使其能夠預測未來的事件。
多頭絨泡菌不僅是一個偉大的導航者和良好的前瞻性思考者，可以這麼說——它也是一個健康的食客。黏菌在由三分之二蛋白質和三分之一碳水化合物組成的飲食中存活得最好。法國保羅·薩巴蒂埃大學的奧黛麗·杜蘇圖將黏菌放置在一個由11種不同食物組成的鐘面中心，每種食物都具有獨特的蛋白質和碳水化合物比例。當呈現出這份圓形選單時，黏菌始終如一地聚集在營養成分最佳平衡的食物上。
與大多數生物相比，黏菌在地球上存在的時間非常長——它們至少在6億年前進化出來，甚至可能早在10億年前。當時，還沒有生物進化出大腦甚至簡單的神經系統。然而，黏菌並非盲目地從一個地方滲到另一個地方——它們仔細地探索它們的環境，尋找資源之間最有效的路線。它們不接受它們發現自己所處的任何環境，而是選擇最適合它們生存的條件。它們記憶、預測和決策。透過用如此少的資源做如此多的事情，黏菌代表了對基於複雜大腦的智慧的一種成功且令人欽佩的替代方案。你可以說它們打破了常規。