Co myślą grzyby?
- W 2000 roku profesor Toshiyuki Nakagaki, biolog i fizyk z japońskiego Uniwersytetu Hokkaido, pobrał próbkę żółtej pleśni i umieścił ją przy wejściu do labiryntu, który służy do testowania inteligencji i pamięci myszy. Na drugim końcu labiryntu umieścił kostkę cukru.
Physarum polycephalum wydawało się wyczuwać cukier i zaczął wysyłać swoje kiełki w poszukiwaniu go. Pajęczyny grzyba rozwidlały się na każdym skrzyżowaniu labiryntu, a te, które wpadły w ślepy zaułek, odwróciły się i zaczęły patrzeć w innych kierunkach. Przez kilka godzin sieci grzybowe wypełniały korytarze labiryntu, a pod koniec dnia jeden z nich trafił na cukier.
Następnie Toshiyuki i jego zespół badaczy wzięli kawałek pajęczyny grzyba, który brał udział w pierwszym eksperymencie i umieścili go przy wejściu do kopii tego samego labiryntu, również z kostką cukru na drugim końcu. To, co się stało, zdumiało wszystkich. W pierwszej chwili pajęczyna rozgałęziła się na dwie części: jeden kiełek przedostał się do cukru bez dodatkowego skrętu, drugi wspiął się po ścianie labiryntu i przekroczył go bezpośrednio, wzdłuż sufitu, prosto do celu. Grzybowa sieć nie tylko zapamiętała drogę, ale także zmieniła zasady gry.
Odważyłem się oprzeć skłonności do traktowania tych stworzeń jak roślin. Kiedy badasz grzyby przez kilka lat, zaczynasz zauważać dwie rzeczy. Po pierwsze, grzyby są bliżej królestwa zwierząt, niż się wydaje. Po drugie, czasami ich działania wydają się być wynikiem świadomej decyzji. Pomyślałem, że grzyby powinny mieć możliwość rozwiązania zagadki … - Toshiyuki Nakagaki
Dalsze badania przeprowadzone przez Toshiyuki wykazały, że grzyby mogą również planować trasy transportu i znacznie szybciej niż profesjonalni inżynierowie. Toshiyuki wziął mapę Japonii i umieścił kawałki jedzenia w miejscach odpowiadających głównym miastom kraju. Umieścił grzyby „w Tokio”. Po 23 godzinach zbudowali liniową sieć pajęczyn na wszystkich kawałkach jedzenia. Rezultatem jest prawie dokładna replika sieci kolejowej wokół Tokio.
Nie jest trudno połączyć kilkadziesiąt punktów; ale ich sprawne i najbardziej ekonomiczne połączenie wcale nie jest łatwe. Wierzę, że nasze badania pomogą nam nie tylko zrozumieć, jak ulepszyć infrastrukturę, ale także zbudować wydajniejsze sieci informacyjne. - Toshiyuki Nakagaki
Film promocyjny:
Zagadka innej istoty
Według ostrożnych szacunków na Ziemi występuje około 160 tysięcy szczepów grzybów, z których większość ma imponujące zdolności.
Na przykład w Czarnobylu odkryto grzyba, który żywi się produktami radioaktywnymi i jednocześnie oczyszcza powietrze wokół niego. Grzyb ten został znaleziony na ścianie zniszczonej elektrowni atomowej, która przez wiele lat po katastrofie nadal wytwarzała promieniowanie niszczące całe życie w promieniu kilku kilometrów.
Podczas eksploracji lasu amazońskiego dwóch studentów biologii z Yale University znalazło grzyba Pestalotiopsis microspora, który może rozkładać plastik. Zdolność tę odkryto, gdy grzyb zjadł szalkę Petriego, na którym był uprawiany.
Do tej pory ani nasza nauka, ani technologia nie są do tego zdolne. Zanieczyszczenie tworzywami sztucznymi jest jednym z największych problemów technologicznych. Dziś mamy duże nadzieje z tym grzybem. - Profesor Scott A. Strobl.
Genetykom z American Institute of Bioenergy udało się przyspieszyć trawienie naturalnej ksylozy cukrowej szczepowi grzyba. Potencjalne znaczenie tego odkrycia polega na stworzeniu nowego, taniego i szybkiego sposobu produkcji czystego biopaliwa.
Wydawałoby się, że „prymitywny” organizm, pozbawiony mózgu i ograniczonego ruchu, czyni cuda poza kontrolą nauki?
Aby spróbować zrozumieć świat grzyba, musisz najpierw coś wyjaśnić. Shiitake, portobello i champignon to nie tylko nazwy grzybów jadalnych. Każdy z nich jest żywym organizmem, reprezentującym sieć milionów najcieńszych pajęczyn pod ziemią. Grzyby wystające z ziemi są tylko „czubkami palców” tych pajęczyn, „narzędziami”, którymi organizm rozsiewa swoje nasiona. Każdy taki „palec” zawiera tysiące zarodników. Niesie je wiatr i zwierzęta. Kiedy zarodniki wpadają w ziemię, tworzą nowe sieci i kiełkują z nowymi grzybami.
Ta istota oddycha tlenem. Jest tak niezwykły z biologicznego punktu widzenia, że należy do własnego królestwa, oddzielonego od zwierząt i roślin.
Ale co tak naprawdę wiemy o tej formie życia?
Nie wiemy, co powoduje, że podziemny system pajęczyn w pewnym momencie wypuszcza grzyby na powierzchnię ziemi; dlaczego jeden grzyb rośnie w kierunku jednego drzewa, a inny w kierunku drugiego; i dlaczego niektóre z nich wytwarzają śmiertelne trucizny, a inne są smaczne, zdrowe i pachnące. W niektórych przypadkach nie jesteśmy nawet w stanie przewidzieć harmonogramu ich rozwoju. Grzyby mogą pojawić się za trzy lata, a nawet 30 lat po tym, jak ich zarodnik znajdzie odpowiednie drzewo. Innymi słowy, nie wiemy nawet najbardziej podstawowych rzeczy o grzybach. - Michael Pollan, badacz.
KRÓLOWA UMARŁYCH
Zrozumienie grzybów jest dla nas trudne ze względu na ich budowę anatomiczną. Kiedy bierzesz do ręki pomidora, trzymasz w dłoni cały pomidor. Ale nie możesz zrywać grzyba i badać jego struktury. Grzyb to tylko owoc dużego i złożonego organizmu. Sieć pajęczyn jest zbyt cienka, aby można ją było usunąć z ziemi bez jej uszkodzenia. - Sgula Motspi, mikrobiolog.
Innym problemem jest to, że większości grzybów leśnych nie można udomowić i są one bardzo trudne w uprawie, zarówno do celów badawczych, jak i przemysłowych.
Wybierają tylko określony miot, sami decydują, kiedy wykiełkować. Często ich wybór pada na stare drzewa, których nie można przenieść w inne miejsce. I nawet jeśli posadzimy w lesie setki odpowiednich drzew i rozpylimy miliardy zarodników na ziemi, nie ma gwarancji, że grzyby dostaniemy w rozsądnym czasie. - Michael Pollan, badacz.
Systemy odżywiania, wzrostu, rozmnażania i produkcji energii u grzybów są zupełnie inne niż u zwierząt. Nie posiadają chlorofilu i dlatego w przeciwieństwie do roślin nie wykorzystują bezpośrednio energii słonecznej. Na przykład pieczarki, shiitake i portobello rosną na ściółce zwiędłych roślin.
Podobnie jak zwierzęta, grzyby trawią żywność, ale w przeciwieństwie do nich trawią żywność poza swoimi ciałami: grzyby wydzielają enzymy, które rozkładają materię organiczną na jej składniki, a następnie absorbują te cząsteczki.
Jeśli gleba jest żołądkiem kuli ziemskiej, to grzyby są jej sokami trawiennymi. Bez ich zdolności do rozkładu i przetwarzania materii organicznej Ziemia już dawno by się udusiła. Martwa materia gromadziłaby się w nieskończoność, cykl węglowy zostałby przerwany, a wszystkie żywe istoty zostałyby bez pożywienia.
W naszych badaniach skupiamy się na życiu i rozwoju, ale w przyrodzie śmierć i rozkład są równie ważne. Grzyby to niekwestionowani władcy królestwa śmierci. Dlatego, nawiasem mówiąc, jest ich tak wiele na cmentarzach. Ale największym sekretem jest ogromna energia grzybów. Są grzyby, które mogą rozłupać asfalt, świecić w ciemności, przetworzyć całą masę odpadów petrochemicznych przez noc i zamienić je w jadalny i pożywny produkt. Grzyb Coprinopsis atramentaria jest w stanie wyhodować owocnik w ciągu kilku godzin, a następnie w ciągu jednego dnia zamienić się w kałużę czarnego tuszu.
Grzyby halucynogenne zmieniają zdanie ludzi. Istnieją trujące grzyby, które mogą zabić słonia. Paradoks polega na tym, że wszystkie zawierają niewielkie ilości kalorii, których naukowcy zwykle używają do pomiaru energii. Nasz sposób mierzenia energii nie wydaje się tutaj pasować. Kalorie reprezentują energię słoneczną przechowywaną w roślinach. Ale grzyby są słabo kojarzone ze słońcem. Kiełkują w nocy i więdną w ciągu dnia. Ich energia to coś zupełnie innego.
- Michael Pollan, badacz.
INTERNET POD ZIEMIĄ
Grzybnia to złożona infrastruktura, na której znajdują się wszystkie rośliny na świecie. W dziesięciu centymetrach sześciennych gleby można znaleźć osiem kilometrów pajęczyn. Ludzka stopa pokrywa około pół miliona kilometrów gęsto rozmieszczonych pajęczyn. - Paul Stemets, mikolog.
Co się dzieje w tych sieciach?
Na początku lat 90. po raz pierwszy pojawił się pomysł, że sieć tych pajęczyn nie tylko przenosi żywność i chemikalia, ale jest także inteligentną i samouczącą się siecią komunikacyjną. Łatwo jest rozpoznać znajomą strukturę, patrząc nawet na małe sekcje tej sieci. Graficzne reprezentacje internetu wyglądają dokładnie tak samo. Oddziały sieci, a jeśli jedna z gałęzi ulegnie awarii, zostanie szybko zastąpiona obejściami. Jej węzły, zlokalizowane w strategicznych obszarach, są lepiej zasilane ze względu na mniej aktywne miejsca i są powiększane. Te pajęczyny mają wrażliwość. Każda sieć może przekazywać informacje do całej sieci.
I nie ma „centralnego serwera”. Każda sieć jest niezależna, a gromadzone przez nią informacje mogą być przesyłane do sieci we wszystkich kierunkach. Tak więc podstawowy model internetu istniał przez cały czas, tyle że chował się w ziemi. - Paul Stemec, mikolog
Wydaje się, że sama sieć może się rozwijać w nieskończoność. Na przykład w stanie Michigan znaleziono grzybnię, która wyrosła pod ziemią na powierzchni dziewięciu kilometrów kwadratowych. Szacuje się, że ma około 2000 lat.
Kiedy sieć decyduje się na uprawę grzybów?
Czasami przyczyną jest zagrożenie dla przyszłości sieci. Jeśli las zasilający sieć wypali się, grzybnia przestaje otrzymywać cukry z korzeni drzew. Następnie kiełkuje grzyby na najbardziej odległych krańcach, dzięki czemu rozprzestrzeniają zarodniki grzybów, „uwalniają” jej geny i dają im możliwość znalezienia nowego miejsca. Tak pojawiło się wyrażenie „grzyby po deszczu”. Deszcz zmywa z ziemi zgniliznę organiczną i w istocie pozbawia sieć źródła zasilania - wtedy sieć wysyła „ekipy ratownicze” ze sporami w poszukiwaniu nowego schronienia.
KOSZMARZ DLA OWADÓW
„Znalezienie nowego domu” to kolejna rzecz, która odróżnia grzyby od królestwa zwierząt i roślin. Są grzyby, które rozprzestrzeniają swoje zarodniki jak owoce rozprzestrzeniają nasiona. Inni wytwarzają feromony, które powodują, że żywe istoty są ich głodne. Zbieracze białych trufli używają go do poszukiwania świń, ponieważ zapach tych grzybów jest podobny do zapachu dzika alfa.
Istnieją jednak bardziej złożone i okrutne sposoby rozprzestrzeniania się grzybów. Obserwacje zachodnioafrykańskich mrówek z gatunku Megaloponera foetens wykazały, że co roku wspinają się na wysokie drzewa iz taką siłą wbijają szczęki w pień, że nie mogą się potem uwolnić i umrzeć. Wcześniej nie było przypadków masowego samobójstwa mrówek.
Okazało się, że owady działają wbrew ich woli, a ktoś inny wysyła je na śmierć. Powodem są najmniejsze zarodniki grzyba הטומנטלה, którym czasami udaje się dostać do ust mrówek. W głowie owada zarodnik wysyła chemikalia do jego mózgu. Następnie mrówka zaczyna wspinać się na najbliższe drzewo i wbija szczęki w jego korę. Tutaj, jakby budząc się z koszmaru, zaczyna próbować się uwolnić, a ostatecznie wyczerpany umiera. Po około dwóch tygodniach z jego głowy wyrastają grzyby הטומנטלה.
Na drzewach w Kamerunie można zobaczyć setki grzybów wyrastających z ciał mrówek. W przypadku grzybów ta władza nad mózgiem jest środkiem rozmnażania: używają nóg mrówki do wspinania się na drzewo, a wysokość pomaga w rozprzestrzenianiu się ich zarodników przez wiatr; więc znajdują nowe domy i … nowe mrówki.
Tajski "grzyb zombie" Ophiocordyceps unilateralis zachęca żerujące na nim mrówki do wspinania się na liście niektórych roślin. Odległość, jaką pokonują zarażone mrówki, jest znacznie większa niż odległość w ich normalnym życiu, dlatego po dotarciu do liści owady umierają ze zmęczenia i głodu, a po dwóch tygodniach grzyby wyrastają z ich ciał.
Te stworzenia są prawdopodobnie najbardziej niesamowite ze wszystkich, jakie widziałem. Uważamy, że produkują chemikalia podobne do LSD, ale jeszcze nie natknęliśmy się na leki, które wywołują zachowanie w czyimś interesie. - Profesor David Hughes.
Hughes odkrył grzyby, które kontrolują mózgi pająków, wszy i much.
To nie jest przypadek, dobór naturalny ani produkty uboczne innego procesu. Te owady są wysyłane wbrew ich woli tam, gdzie nie powinny, ale lubią grzyby. Kiedy przenieśliśmy zakażone mrówki na inne liście, grzyby po prostu nie kiełkowały. - Profesor David Hughes
JAK WYNALAZŁO ANTYBIOTYKI
Jest pozytywna strona faktu, że grzyby mogą wytwarzać silne trucizny. Niektóre z tych trucizn są skuteczną bronią przeciwko naszym wspólnym wrogom. Na przykład mikroby.
Najlepsze antybiotyki znajdują się w grzybach. - Paul Stemets, mikolog.
Spośród 160 tysięcy gatunków grzybów, których ciała zawierają złożone związki chemiczne, nauka była w stanie rozszyfrować i odtworzyć tylko 20, a wśród nich znaleziono kilka najważniejszych leków.
Nie bez powodu grzyby wytwarzają leki. Rosną zawsze w najgorszych miejscach, w wilgotnych, gorących miejscach, które są „fabrykami mikrobów i wirusów”. Większość roślin nie ma ochrony przed tymi czynnikami, ale grzyby są odporne. Słynny lek Lipitor, który jest jednym z nielicznych znanych nam rozwiązań na cholesterol i cukrzycę, został znaleziony w czerwonym grzybie chińskim. A grzyby enoki i shiitake znajdują się w koszyku leków otrzymywanych przez pacjentów z rakiem w Japonii. - Elinor Shavit, mikrolog.
Niestety, różnorodność leków grzybowych stale się zmniejsza. Powodem jest niszczenie lasów leśnych, zwłaszcza w Amazonii.
Wraz z innymi formami życia niszczymy również grzyby. Liczba ich odmian stale się zmniejsza, co mnie niepokoi z czysto egoistycznych powodów. Świat przedstawił wspaniały prezent - ogromne naturalne laboratorium do produkcji leków. Od penicyliny po leki na raka, AIDS, grypę i choroby starcze. Starożytni Egipcjanie nie bez powodu nazywali grzyby „bogiem śmierci”. Dziś konsekwentnie niszczymy to laboratorium … - Paul Stemets, mikolog.
Stemets mówi o grzybie Fomitopsis. Odkryty w 1965 roku grzyb ten okazał się skutecznym lekarstwem na gruźlicę, a obecnie rośnie tylko w pięciu miejscach w Stanach Zjednoczonych. W Europie ten grzyb już całkowicie zniknął.
Z grupą specjalistów kilkadziesiąt razy chodziliśmy do lasów, próbując znaleźć jeszcze kilka podobnych grzybów. Po wielu wysiłkach w końcu znaleźliśmy jedną próbkę, którą udało nam się wyhodować w laboratorium. Kto wie, ile osób ten grzyb uratuje w przyszłości. - Paul Stemets, mikolog.
W zeszłym roku Stemets dołączył do programu obrony biologicznej Departamentu Obrony Stanów Zjednoczonych i pomógł znaleźć i zachować 300 rzadkich gatunków grzybów.
Zrobiliśmy eksperyment: zebraliśmy cztery stosy śmieci. Jeden był używany przez nas jako kontrola; w pozostałych dwóch dodaliśmy chemikalia i substancje biologiczne, które rozkładają odpady; na ten ostatni spryskano zarodniki grzybów. Wracając dwa miesiące później, znaleźliśmy trzy ciemne, cuchnące kupy i jedną jasną, porośniętą setkami kilogramów grzybów … Niektóre z toksycznych substancji zamieniły się w organiczne. Grzyby przyciągały owady, składały jaja, z których wykluły się gąsienice, a potem pojawiły się ptaki - a cały stos zamienił się w zielone wzgórze pełne życia. Kiedy próbowaliśmy zrobić to samo w zanieczyszczonych rzekach, zauważyliśmy proces oczyszczania z trucizn. Oto, co warto odkryć! Być może wszystkie nasze problemy związane z zanieczyszczeniem można rozwiązać za pomocą odpowiednich grzybów. - Paul Stemets, mikolog.
GDZIE JEST MÓZG?
„Szacuje się, że działa to w ten sam sposób w grzybach” - mówi Toshiyuki. „Z czysto biologicznego punktu widzenia, każda pajęczyna indywidualnie otrzymuje sygnały chemiczne wskazujące, gdzie iść i czego unikać. Suma tych sygnałów tworzy rodzaj systemu decyzyjnego. Innymi słowy, inteligencja grzyba jest w jego sieci. Dodaj do tego miliony lat ewolucji w najtrudniejszych warunkach, pomnożone przez setki tysięcy różnych gatunków, a otrzymasz coś, co i tak powinno być wystarczająco inteligentne”.
- I to jest twoje wyjaśnienie, co się dzieje?
- To jest początek.
Ignat Goździk
