如今，單細胞生物是原始和簡單的同義詞。然而，新的研究表明，它們的能力可能遠遠超出人類的想象。

通過復制一個多世紀前進行的一項實驗，哈佛醫學院(Harvard Medical School)的系統生物學家現在拿出了令人信服的證據，證明至少有一種單細胞生物——Stentor roeselii——表現出了回避行為的層次結構。

作者說，反復暴露在相同的刺激下，生物體實際上可以“改變其反應方式”，這表明它們有能力做出相對復雜的決策過程。

研究結果發表在12月5日的《當代生物學》(Current Biology)網絡版上。《當代生物學》(Current Biology)是《Cell》的子刊。

“我們的發現表明，單個細胞比我們通常認為的要復雜得多，”相應研究的作者、哈佛大學布拉瓦特尼克研究所(Blavatnik Institute at HMS)系統生物學副教授杰里米·古納瓦德納(Jeremy Gunawardena)說。

研究人員說，這種復雜性在進化上是有道理的。

“像S. roeselii這樣的生物在多細胞生物出現之前就是食物鏈頂端的食肉動物，它們在許多不同的水生環境中分布極為廣泛，它們必須‘聰明’地弄清楚應該避免什么，在哪里進食，以及生物體為了生存必須做的所有其他事情。我認為很明顯，他們可以用復雜的方式來做到這一點。”

這次科學家們復制的是10年前美國著名動物學家詹寧斯的實驗。S. roeselii這種原生生物體表布滿了纖毛，可以游泳，并把食物微粒掃進自己的“嘴”里。它們還會分泌一個“把手”，把自己粘在碎屑上，使自己在進食時保持靜止。

詹寧斯的實驗發現，S. roeselii在接觸環境刺激物胭脂紅粉時，通常情況下它會反復彎曲身體以避開粉末。如果刺激持續存在，它會逆轉纖毛的運動，將微粒從嘴里排出。如果這個方法失敗了，它就會收縮，迅速地把自己拉回到自己的“把手”上，就像一只藤壺縮回殼里一樣。最后，如果之前的所有努力都失敗了，S. roeselii就會脫離它的碎屑，游走。

但是此后對詹寧斯研究結果的重復實驗沒有成功。古納瓦德納認為，重復實驗之所以失敗是因為研究人員使用了不同的原生生物。在好奇心的驅使下，沒有正式的資助支持，他的團隊花了數年時間來研究這個項目。

然而，研究小組未能發現詹寧斯所記錄的整齊有序的行為等級。 相反，實驗對象之間似乎存在著相當大的差異----一個標本在收縮前可能會彎曲和改變其纖毛，但另一個標本可能只是反復收縮，而另一個標本會交替彎曲和收縮。

他們開發了一種方法，將他們看到的不同行為編碼成一系列符號，然后利用統計分析來尋找模式。而統計分析顯示，的確存在一種行為模式。

當遇到刺激物時，S. roeselii大多數時候會彎曲和改變它的纖毛，而且通常是同時發生的。如果刺激持續下去，它就會收縮或分離，然后游走。 后者的行為幾乎總是發生在前者之后，而且有機體在沒有首次收縮的情況下是不會分離的，這表明了一個優先的行為順序。

“它們先做簡單的事情，但如果你繼續刺激它們，它們就會‘決定'嘗試其他事情。它們沒有大腦，但似乎有某種機制，實際上，一旦感到刺激持續時間太長，就會讓它‘改變主意'。 ”

他說: “這種等級制度讓我們清楚地感覺到，生物體內部正在進行某種形式的相對復雜的決策計算，權衡執行一種行為與執行另一種行為是否更好。”。

“我認為這個實驗迫使我們去思考存在著某種形式的細胞‘認知'，其中單個細胞能夠進行復雜的信息處理并作出相應的決策，”他繼續說道。 “所有生命都有相同的基礎，我們的研究結果至少為我們提供了一個證據，證明我們為什么應該拓寬視野，將這種思維納入現代生物學研究中。”