数十亿年来，引力将宇宙中的物质拉入一个由丝状物、卷须和空隙组成的混乱网络，被称为宇宙网。星系像珠子一样散落在这些链条上，新墨西哥州立大学的天文学家法哈努尔·哈桑和他的同事想知道，丝状物创造的环境如何影响星系的演化。“我喜欢称它们为星系生态系统，”他说。
为了找到答案，研究人员需要准确地绘制出宇宙网随时间变化的图谱。但是，构成宇宙网的气体、星系和暗物质的混合物使这项任务具有挑战性，因为尽管星系中的恒星很容易看到，但其余部分却不然。
为了连接宇宙计算机模拟中的点，哈桑和他的同事引入了一位特殊的“合作者”：一种不起眼的黏菌。这些单细胞生物是探索周围空间的专家。它们的膜以同步波的形式向各个方向向外推。当它们找到食物来源时，附近的膜会放松，使随后的推力能够将更多物质输送到该区域。
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科学家们已经利用黏菌的探索能力来解决迷宫和逻辑谜题，重建交通运输系统，并启发高效的计算机算法。“这是一种非常好的映射算法，因为它实际上不受您决定查看的第一个方向的偏见；[它]能够一次探索所有内容，”新泽西理工学院黏菌专家西蒙·加尼耶说。
哈桑和他的团队给一个基于黏菌的算法提供了一组星系的位置作为“食物”，并让它绘制出模拟宇宙在不同时间点的连接。黏菌地图创建了比他们尝试过的任何人类设计的算法都更清晰的丝状结构；它也对较小的特征更敏感，并且更容易追踪暗物质。研究人员发现，宇宙丝状物的邻近程度和厚度似乎都没有在早期影响星系，但随着宇宙成熟，情况发生了变化：被拉入网络中的物质最终扰乱了过于接近的星系中的恒星形成。
“使用宇宙网来约束星系形成的关键难点在于以观察其效应所需的精度来描述它，”纽约城市理工学院天体物理学家阿里·马勒说。“黏菌算法的使用似乎已经实现了这个目标。”
这项研究的结果发表在《天体物理学杂志》上，仅仅是一个开始。新的巡天观测正在将观测范围进一步延伸到更早的时间。来自模拟宇宙的结论最终可以根据对真实宇宙网的早期一瞥进行测试——而黏菌算法已准备好绘制所有这些图谱。