Grybų pasaulio paslaptys: voro smegenys kaip žmogaus analogas

2024 Autorius: Seth Attwood | [email protected]. Paskutinį kartą keistas: 2023-12-16 16:11

2000 m. Japonijos Hokaido universiteto biologas ir fizikas profesorius Toshiyuki Nakagaki paėmė geltonojo pelėsio pavyzdį ir padėjo jį prie įėjimo į labirintą, kuris naudojamas pelių intelektui ir atminčiai patikrinti. Kitame labirinto gale jis padėjo cukraus kubelį. Grybas ne tik rado kelią iki cukraus, bet ir tam panaudojo trumpiausią kelią.

Ką galvoja grybai?

Physarum polycephalum kvepėjo cukrumi ir pradėjo siųsti savo daigus jo ieškoti. Grybų voratinkliai išsišakodavo kiekvienoje labirinto sankryžoje, o patekę į aklavietę apsisuko ir ėmė dairytis kitomis kryptimis. Kelias valandas grybų tinklai užpildė labirintus, o dienos pabaigoje vienas iš jų pateko į cukrų.

Po to Toshiyuki ir jo tyrėjų komanda paėmė pirmajame eksperimente dalyvavusio grybo voratinklio gabalėlį ir padėjo jį prie įėjimo į to paties labirinto kopiją, taip pat su cukraus kubeliu kitame gale. Tai, kas įvyko, visus nustebino. Pirmą akimirką voratinklis išsišakojo į dvi dalis: vienas daigas patraukė kelią į cukrų, be jokio papildomo posūkio, kitas užlipo labirinto siena ir kirto ją tiesiai, palei lubas, tiesiai į tikslą. Grybų voratinklis ne tik prisiminė kelią, bet ir pakeitė žaidimo taisykles.

Išdrįsau atsispirti tendencijai su šiais padarais elgtis kaip su augalais. Kelerius metus tyrinėdamas grybus, pradedi pastebėti du dalykus. Pirma, grybai yra arčiau gyvūnų karalystės, nei atrodo. Antra, kartais atrodo, kad jų veiksmai yra apgalvoto sprendimo rezultatas. Pagalvojau, kad grybams reikia duoti galimybę pabandyti įminti mįsles.

Tolesni Toshiyuki tyrimai parodė, kad grybai taip pat gali planuoti transportavimo maršrutus ir daug greičiau nei profesionalūs inžinieriai. Toshiyuki paėmė Japonijos žemėlapį ir padėjo maisto gabaliukus vietose, atitinkančiose didžiuosius šalies miestus. Grybus jis padėjo „Tokijuje“. Po 23 valandų jie sukūrė linijinį voratinklių tinklą prie visų maisto gabalėlių. Rezultatas yra beveik tiksli Tokijo geležinkelio tinklo kopija.

Sujungti kelias dešimtis taškų nėra taip sunku; bet efektyviai ir ekonomiškiausiai jas sujungti visai nelengva. Tikiu, kad mūsų tyrimai ne tik padės suprasti, kaip tobulinti infrastruktūrą, bet ir kaip sukurti efektyvesnius informacinius tinklus.

KITOS BŪTIES Mįslė

Konservatyviais skaičiavimais, Žemėje yra apie 160 tūkstančių grybų atmainų, kurių dauguma pasižymi įspūdingais sugebėjimais.

Pavyzdžiui, Černobylyje buvo aptiktas grybas, kuris minta radioaktyviais produktais ir tuo pačiu valo aplink jį esantį orą. Šis grybas buvo rastas ant sunaikintos atominės elektrinės sienos, kuri daugelį metų po nelaimės toliau gamino spinduliuotę, naikinančią visą gyvybę kelių kilometrų spinduliu.

Tyrinėdami Amazonės mišką, du Jeilio universiteto biologijos studentai aptiko grybelį Pestalotiopsis microspora, kuris gali ardyti plastiką. Šis gebėjimas buvo atrastas, kai grybelis suvalgė Petri lėkštelę, kurioje jis buvo auginamas.

Iki šiol nei mūsų mokslas, nei technologijos to nepajėgia. Plastiko užterštumas yra viena didžiausių technologinių problemų. Šiandien mes dedame daug vilčių į šį grybelį. – Profesorius Scottas A. Stroblas.

Amerikos bioenergijos instituto genetikams pavyko priversti grybų atmainą greičiau virškinti natūralų cukrų ksilozę. Šio atradimo potenciali reikšmė yra naujo, pigaus ir greito švaraus biokuro gamybos būdo sukūrimas.

Atrodytų, kaip „primityvus“organizmas, neturintis smegenų ir ribotas judėjimas, daro stebuklus, kurių mokslas nekontroliuoja?

Norėdami pabandyti suprasti grybų pasaulį, pirmiausia turite ką nors išsiaiškinti. Šitakė, portobello ir pievagrybiai – tai ne tik valgomųjų grybų pavadinimai. Kiekvienas iš jų yra gyvas organizmas, atstovaujantis milijonų ploniausių voratinklių tinklui po žeme. Iš žemės žvelgiantys grybai tėra šių voratinklių „pirštų galiukai“, „įrankiai“, kuriais kūnas skleidžia sėklas. Kiekviename tokiame „piršte“yra tūkstančiai sporų. Juos neša vėjas ir gyvūnai. Kai sporos patenka į žemę, jos sukuria naujus tinklus ir sudygsta naujais grybais.

Šis padaras kvėpuoja deguonimi. Ji tokia neįprasta biologiniu požiūriu, kad priklauso savo karalystei, atskirtai nuo gyvūnų ir augalų.

Bet ką mes iš tikrųjų žinome apie šią gyvybės formą?

Nežinome, kas verčia požeminę voratinklių sistemą tam tikru momentu paleisti grybus į žemės paviršių; kodėl vienas grybas auga link vieno medžio, o kitas prie kito; ir kodėl vieni iš jų gamina mirtinus nuodus, o kiti – skanūs, sveiki ir kvapnūs. Kai kuriais atvejais net negalime numatyti jų vystymosi laiko. Grybai gali pasirodyti po trejų metų ar net 30 metų po to, kai jų sporos surado tinkamą medį. Kitaip tariant, apie grybus nežinome net elementariausių dalykų. – Michaelas Pollanas, mokslininkas.

MIRUSIŲJŲ KARALIENĖ

Mums sunku suprasti grybus dėl jų anatominės sandaros. Paėmę pomidorą į ranką, laikote rankoje visą pomidorą tokį, koks jis yra. Bet jūs negalite skinti grybo ir ištirti jo sandaros. Grybas yra tik didelio ir sudėtingo organizmo vaisius. Voratinklių tinklas yra per plonas, kad jį būtų galima išvalyti nuo dirvožemio nepažeidžiant. – Sgula Motspi, mikrobiologė.

Kita bėda ta, kad daugumos miško grybų negalima prijaukinti ir juos labai sunku auginti tiek mokslinių tyrimų, tiek pramonės reikmėms.

Jie pasirenka tik tam tikrą vadą, patys nusprendžia, kada dygti. Dažnai jų pasirinkimas patenka ant senų medžių, kurių negalima perkelti į kitą vietą. Ir net jei miške pasodinsime šimtus tinkamų medžių ir ant žemės purškiame milijardus sporų, nėra garantijos, kad grybų sulauksime protingu laiku. – Michaelas Pollanas, tyrinėtojas.

Grybų mitybos, augimo, dauginimosi ir energijos gamybos sistemos visiškai skiriasi nuo gyvūnų. Jie neturi chlorofilo, todėl, skirtingai nei augalai, tiesiogiai nenaudoja saulės energijos. Pavyzdžiui, pievagrybiai, šitakė ir portobello auga ant nuvytusių augalų vados.

Grybai, kaip ir gyvūnai, virškina maistą, tačiau, skirtingai nei jie, maistą virškina už savo kūno ribų: grybai išskiria fermentus, kurie organines medžiagas skaido į komponentus, o vėliau šias molekules pasisavina.

Jei žemė yra Žemės rutulio skrandis, tai grybai yra jo virškinimo sultys. Be jų gebėjimo skaidyti ir apdoroti organines medžiagas, žemė jau seniai būtų uždususi. Negyvos medžiagos kauptųsi be galo, anglies ciklas nutrūktų, o visa gyva liktų be maisto.

Savo tyrimuose daugiausia dėmesio skiriame gyvybei ir augimui, tačiau gamtoje mirtis ir irimas yra vienodai svarbūs. Grybai yra neabejotini mirties karalystės valdovai. Todėl jų, beje, labai daug kapinėse. Tačiau didžiausia paslaptis – didžiulė grybų energija. Yra grybų, kurie gali suskaldyti asfaltą, švyti tamsoje, per naktį perdirbti visą krūvą naftos chemijos atliekų ir paversti jas valgomu ir maistingu produktu. Coprinopsis atramentaria grybelis per kelias valandas gali užauginti vaisiakūnį, o paskui per vieną dieną virsti juodo rašalo bala.

Haliucinogeniniai grybai keičia žmonių mintis. Yra nuodingų grybų, kurie gali nužudyti dramblį. Ir paradoksas yra tas, kad juose visuose yra nedidelis kalorijų kiekis, kurį tyrėjai paprastai naudoja energijai matuoti. Atrodo, kad mūsų energijos matavimo būdas čia netinka. Kalorijos apibūdina augaluose sukauptą saulės energiją. Tačiau grybai silpnai siejami su saule. Jie dygsta naktį, o dieną nuvysta. Jų energija yra visiškai kitokia.

– Michaelas Pollanas, tyrinėtojas.

INTERNETAS PO ŽEME

Grybiena yra sudėtinga infrastruktūra, kurioje yra visi pasaulio augalai. Dešimtyje kubinių centimetrų dirvožemio galite rasti aštuonis kilometrus jo voratinklių. Žmogaus pėda dengia apie pusę milijono kilometrų glaudžiai išsidėsčiusių voratinklių. – Paulas Stemetsas, mikologas.

Kas vyksta šiuose tinkluose?

Dešimtojo dešimtmečio pradžioje pirmą kartą kilo mintis, kad šių voratinklių tinklelis ne tik perteikia maistą ir chemines medžiagas, bet ir yra protingas bei savarankiškai besimokantis komunikacijos tinklas. Žvelgiant net į mažas šio tinklo atkarpas, nesunku atpažinti pažįstamą struktūrą. Grafiniai interneto vaizdai atrodo lygiai taip pat. Tinklas atsišakoja, o jei vienas iš šakų sugenda, jis greitai pakeičiamas sprendimais. Jos mazgai, esantys strateginėse vietovėse, dėl mažiau aktyvių vietų yra geriau aprūpinami elektra, yra padidinami. Šie tinklai turi jautrumą. Ir kiekvienas tinklas gali perduoti informaciją visam tinklui.

O „centrinio serverio“nėra. Kiekvienas tinklas yra nepriklausomas, o jo renkama informacija gali būti perduodama į tinklą visomis kryptimis. Taigi pagrindinis interneto modelis egzistavo visais laikais, tik jis slėpėsi žemėje. – Paulas Stemecas, mikologas

Panašu, kad pats tinklas gali augti neribotą laiką. Pavyzdžiui, Mičigano valstijoje rasta grybiena, kuri išaugo po žeme devynių kvadratinių kilometrų plote. Manoma, kad jo amžius yra apie 2000 metų.

Kada tinklas nusprendžia auginti grybus?

Kartais priežastis yra pavojus tinklo ateičiai. Jei tinklą maitinantis miškas išdega, grybiena nustoja gauti cukrų iš medžių šaknų. Tada ji daigina grybus tolimiausiuose galuose, kad jie išplatintų grybų sporas, „išlaisvintų“jos genus ir suteiktų galimybę susirasti naują vietą. Taip atsirado posakis „grybai po lietaus“. Lietus nuplauna nuo žemės organinį puvinį ir iš esmės atima iš tinklo energijos šaltinį – tada tinklas siunčia „gelbėtojų komandas“su ginčais ieškoti naujo prieglobsčio.

KOŠMARAS vabzdžiams

„Naujų namų radimas“– dar vienas dalykas, skiriantis grybus nuo gyvūnų ir augalų karalystės. Yra grybų, kurie skleidžia sporas taip, kaip vaisiai išskleidžia sėklas. Kiti gamina feromonus, kurie priverčia gyvus daiktus priverstinai jų trokšti. Baltųjų triufelių rinkėjai jį naudoja kiaulių paieškai, nes šių grybų kvapas panašus į alfa šerno kvapą.

Tačiau yra sudėtingesnių ir žiauresnių grybų plitimo būdų. Stebint Vakarų Afrikos Megaloponera foetens rūšies skruzdėles, užfiksuota, kad jos kasmet laipioja į aukštus medžius ir tokia jėga įsmeigia žandikaulius į kamieną, kad po to negali išsivaduoti ir miršta. Anksčiau masinių skruzdžių savižudybių atvejų nebuvo.

Paaiškėjo, kad vabzdžiai veikia prieš savo valią, o kažkas kitas siunčia juos į mirtį. Priežastis – mažiausios הטומנטלה grybo sporos, kurios kartais sugeba patekti į skruzdėlių nasrus. Patekusios į vabzdžio galvą, sporos siunčia chemines medžiagas į jo smegenis. Po to skruzdėlė pradeda lipti į artimiausią medį ir panardina nasrus į jo žievę. Čia jis tarsi pabudęs iš košmaro ima bandyti išsivaduoti ir galiausiai išsekęs miršta. Maždaug po dviejų savaičių iš jo galvos išdygsta grybai הטומנטלה.

Ant medžių Kamerūne galite pamatyti šimtus grybų, augančių iš skruzdėlių kūnų. Grybams ši galia smegenims yra dauginimosi priemonė: skruzdėlės kojomis jie lipa į medį, o aukštis padeda vėjui plisti jų sporoms; taigi jie susiranda naujus namus ir… naujos skruzdėlės.

Tailandietiškas „zombių grybas“Ophiocordyceps unilateralis skatina juo mintančias skruzdėles lipti ant tam tikrų augalų lapų. Atstumas, kurį nukeliauja užsikrėtusios skruzdėlės, yra daug didesnis nei įprasto gyvenimo atstumai, todėl pasiekę lapus vabzdžiai miršta iš nuovargio ir bado, o po dviejų savaičių iš jų kūno išdygsta grybai.

Šios būtybės yra bene nuostabiausios iš visų, kurias esu matęs. Manome, kad jie gamina į LSD panašias chemines medžiagas, bet dar nesame susidūrę su vaistais, kurie paskatintų elgesį kažkieno labui. - Profesorius Davidas Hughesas.

Hughesas atrado grybus, kurie kontroliuoja vorų, utėlių ir musių smegenis.

Tai nėra atsitiktinumas, natūrali atranka ar kito proceso šalutiniai produktai. Šie vabzdžiai prieš savo valią siunčiami ten, kur neturėtų būti, bet grybai mėgsta. Kai užsikrėtusias skruzdėles pernešėme ant kitų lapų, grybai tiesiog nesudygo. - Profesorius Davidas Hughesas

KAIP IŠRASTI ANTIBIOTIKAI

Taip pat yra teigiama pusė, kad grybai gali gaminti stiprius nuodus. Kai kurie iš šių nuodų yra veiksmingi ginklai prieš mūsų bendrus priešus. Pavyzdžiui, mikrobai.

Iš 160 tūkstančių grybų rūšių, kurių kūnuose yra sudėtingų cheminių junginių, mokslas sugebėjo iššifruoti ir atgaminti tik 20, o tarp jų buvo rasti keli svarbiausi vaistai.

Yra priežastis, dėl kurios grybai gamina vaistus. Jie visada auga blogiausiose vietose, drėgnose, karštose, vietose, kurios yra „mikrobų ir virusų gamyklos“. Dauguma augalų neturi apsaugos nuo šių veiksnių, tačiau grybai priešinasi. Raudonajame kiniškame grybe rastas gerai žinomas vaistas Lipitor, kuris yra vienas iš nedaugelio žinomų cholesterolio ir diabeto problemų sprendimo būdų. O enoki ir šitake grybai yra įtraukti į Japonijos vėžiu sergančių pacientų vaistų krepšelį. - Elinor Shavit, mikrologė.

Deja, vaistų nuo grybų įvairovė nuolat mažėja. Priežastis – sumedėjusių miškų naikinimas, ypač Amazonės baseine.

Kartu su kitomis gyvybės formomis naikiname ir grybus. Jų veislių nuolat mažėja ir tai man kelia nerimą vien dėl savanaudiškų priežasčių. Pasaulis pristatė stulbinančią dovaną – didžiulę natūralią vaistų gamybos laboratoriją. Nuo penicilino iki vaistų nuo vėžio, AIDS, gripo ir senatvinių ligų. Senovės egiptiečiai grybus ne veltui vadino „mirties dievu“. Šiandien mes nuosekliai naikiname šią laboratoriją… – Paulas Stemetsas, mikologas.

Stemetsas kalba apie fomitopsis grybą. Šis grybas, atrastas 1965 m., pasirodė esąs veiksmingas vaistas nuo tuberkuliozės, ir šiandien jis auga tik penkiose JAV vietose. Europoje šis grybas jau visiškai išnykęs.

Su būriu specialistų važiavome dešimtis kartų į miškus, bandėme surasti dar kelis panašius grybus. Po didelių pastangų pagaliau radome vieną mėginį, kurį pavyko užsiauginti laboratorijoje. Kas žino, kiek žmonių šis grybas išgelbės ateityje. – Paulas Stemetsas, mikologas.

Praėjusiais metais Stemetsas prisijungė prie JAV Gynybos departamento biologinės gynybos programos ir padėjo ieškoti bei išsaugoti 300 retų grybų rūšių.

Atlikome eksperimentą: surinkome keturias krūvas šiukšlių. Vieną naudojome kaip kontrolę; į kitus du pridėjome atliekas skaidančių cheminių ir biologinių medžiagų; virš pastarųjų buvo purškiamos grybų sporos. Grįžę po dviejų mėnesių, radome tris tamsias nešvarias krūveles ir vieną šviesią, apaugusį šimtais kilogramų grybų… Kai kurios nuodingos medžiagos virto organinėmis. Grybai viliojo vabzdžius, dėjo kiaušinėlius, iš kurių išsirito vikšrai, tada pasirodė paukščiai – ir visa ši krūva pavirto į žalią gyvybės kupiną kalvelę. Kai tą patį bandėme daryti užterštose upėse, pastebėjome apsivalymo nuo nuodų procesą. Štai ką reikia ištirti! Galbūt visas mūsų taršos problemas galima išspręsti tinkamais grybais. – Paulas Stemetsas, mikologas.

KUR YRA SMEGENYS?

„Vienas apskaičiavimas yra toks, kad grybuose jis veikia panašiai, – sako Toshiyuki. – Grynai biologiniu požiūriu kiekvienas voratinklis atskirai gauna cheminius signalus apie tai, kur eiti ir ko vengti. Šių signalų suma sukuria savotišką sprendimų priėmimo sistemą. Kitaip tariant, grybo intelektas yra jo tinkle. Prie to pridėjus milijonus metų evoliucijos pačiomis sunkiausiomis sąlygomis, padaugintą iš šimtų tūkstančių skirtingų rūšių, gausite kažką, kas vis tiek turėtų būti pakankamai protinga.

- O tai tavo paaiškinimas, kas vyksta?

– Tai pradžia.