Таємниця грибів. Що ми знаємо про цю форму життя?

Physarum polycephalum немов відчув запах цукру і почав посилати свої паростки на його пошуки.

Павутинки гриба роздвоювалися на кожному перехресті лабіринту, і ті з них, які потрапляли в глухий кут, розверталися і починали шукати в інших напрямках.

Протягом декількох годин грибні павутинки заповнили проходи лабіринту, і до кінця дня одна з них знайшла дорогу до цукру.

Після цього Тошиюки і група його дослідників взяли шматочок павутинки гриба, що брала участь в першому досвіді, і поклали його біля входу копії того ж лабіринту, також з кубиком цукру на іншому його кінці.

Те, що відбулося вразило всіх.

В першу ж мить павутинка розгалузилася на дві: один відросток проклав свій шлях до цукру без єдиного зайвого повороту, інший - видерся по стіні лабіринту і перетнув його безпосередньо, по стелі, прямо до мети.

Грибна павутинка не тільки запам'ятала дорогу, а й змінила правила гри.

Я наважився чинити опір схильності ставитися до цих створінь як до рослин.

Коли ти займаєшся дослідженнями грибів протягом декількох років, то починаєш звертати увагу на дві речі.

По-перше, гриби ближчі до тваринного світу, ніж це здається.

По-друге, їхні дії іноді виглядають як результат свідомого рішення.

Я подумав, що грибам варто дати можливість спробувати вирішити загадки, подумавТошиюки Накагакі.

Подальші дослідження встановили, що гриби можуть планувати транспортні маршрути не гірше і набагато швидше інженерів-професіоналів.

Тошиюки взяв карту Японії і помістив шматочки їжі в місцях, відповідних великим містам країни. Гриби він поклав «на Токіо».

Через 23 години вони побудували лінійну мережу павутинок до всіх шматочків їжі.

У результаті вийшла майже точна копія залізничної мережі навколо Токіо.

Не так уже й складно поєднати кілька десятків точок; а ось з'єднати їх ефективно і найбільш економно - це вже зовсім не просто.

"Я вірю, що наші дослідження не тільки допоможуть зрозуміти, як покращувати інфраструктуру, але і як будувати більш ефективні інформаційні мережі", - каже Тошиюки Накагакі.

ЗАГАДКА ІНШОЇ ІСТОТИ

За скромними оцінками, на Землі існує близько 160 тис. штамів грибів, більшість з яких мають вражаючі здібності.

Наприклад, в Чорнобилі був виявлений гриб, який живиться радіоактивними продуктами і, заодно, очищує повітря навколо себе. Цей гриб був знайдений на стіні зруйнованої АЕС, яка протягом багатьох років після катастрофи продовжувала виробляти випромінювання, що знищує все живе.

Досліджуючи ліси Амазонки, двоє студентів-біологів з Єльського університету знайшли грибок Pestalotiopsis microspora, здатний розкладати пластик.

Ця здатність виявилася, коли грибок з'їв чашку, в якій його вирощували.

До сих пір ні наша наука, ні наша технологія не здатні на це.

"Забруднення пластиком є ​​однією з найбільших технологічних проблем. Сьогодні ми покладаємо великі надії на цей грибок", - сказав професор Скот Стробла.

Генетикам з Американського Інституту біоенергії вдалося домогтися того, щоб штам грибів швидше переварював природний цукор - ксилозу. Потенційне значення цього відкриття полягає в створенні нового, дешевого і швидкого способу виробництва чистого біологічного палива.

Яким чином «примітивний» організм, який не має мозку і обмежений в пересуванні, творить чудеса, непідвладні науці?

Щоб спробувати зрозуміти світ гриба, треба спочатку дещо пояснити.

Шиітаке, портобелло і печериці - це не тільки назви їстівних грибів. Кожен з них - це живий організм, який представляє мережу з мільйонів найтонших павутинок під землею.

Визирають із землі гриби - це тільки «кінчики пальців» цих павутинок, «інструменти», за допомогою яких організм поширює свої насіння.

У кожному такому «пальці» містяться тисячі спор. Їх розносять вітер і тварини. Коли спори потрапляють в землю, то створюють нові мережі, і проростають новими грибами.

Ця істота дихає киснем. Вона така незвична з біологічної точки зору, що її відносять до власного царства, відокремивши і від тварин, і від рослин.

Але що ми дійсно знаємо про цю форму життя?

Ми не знаємо, що спонукає підземну систему павутинок в певний момент випустити гриби на поверхню землі; чому один гриб росте в сторону одного дерева, а інший - в сторону іншого; і чому одні з них виробляють смертельні отрути, а інші - смачні, корисні і ароматні.

"У деяких випадках ми навіть не можемо передбачити часовий графік їх розвитку. Гриби можуть з'явитися через три роки, а можуть і через 30 років після того, як їх спори знайшли підходяще дерево. Іншими словами, ми не знаємо про гриби навіть самих основних речей", - каже Майкл Поллан, дослідник.

Нам важко зрозуміти гриби через їх анатомічної будови. Коли ви берете в руку помідор, ви тримаєте в руці весь помідор, як він є.

Але ви не можете зірвати гриб і досліджувати його структуру.

Гриб - всього лише плід великого і складного організму. Мережа павутинок занадто тонка, щоб її можна було очистити від землі, не пошкодивши. 

Ще одна проблема полягає в тому, що більшість лісових грибів неможливо одомашнити і дуже важко вирощувати як для дослідження, так і в промислових цілях.

Вони вибирають лише певну підстилку, самі вирішують, коли проростати. Часто їх вибір падає на старі дерева, які неможливо перенести на інше місце.

"І навіть якщо ми посадимо в лісі сотні відповідних дерев і розпорошимо по землі мільярди спор, то не буде ніякої гарантії отримання грибів в прийнятний час", - каже Майкл Поллан.

Системи харчування, зростання, розмноження і виробництва енергії у грибів зовсім інші, ніж у тварин.

У них немає хлорофілу, і тому, на відміну від рослин, вони не використовують безпосередньо енергію сонця. Печериці, шиітаке і портобелло, наприклад, ростуть на підстилці з зів'ялих рослин.

Подібно тваринам, гриби переварюють їжу, але, на відміну від них, перетравлюють їжу поза своїх тіл: гриби виділяють ферменти, які розкладають органічну речовину на його складові, а потім вбирають ці молекули.

Якщо грунт - це шлунок земної кулі, то гриби - його травні соки. Без їх здатності розкладати і переробляти органічні речовини, земля давно б задихнулася. Мертва матерія нескінченно б накопичувалася, вуглецевий цикл перервався, і все живе залишилося б без їжі.

У своїх дослідженнях ми фокусуємося на житті і зростанні, але в природі не менш важливі смерть і розпад.

Гриби є безперечними правителями царства смерті. Тому, до речі, їх так багато на кладовищах.

Але найбільша таємниця - це величезна енергія грибів.

Є гриби, здатні зламати асфальт, світитися в темряві, переробити за ніч цілу купу нафтохімічних відходів і перетворити її в їстівний і поживний продукт.

Гриб Coprinopsis atramentaria здатний за кілька годин виростити плодове тіло і після цього, за один день, перетворитися в калюжу чорного чорнила. 

Галюциногенні гриби змінюють свідомість людей.

Є отруйні гриби, здатні вбити слона.

І парадокс у тому, що всі вони містять крихітну кількість калорій, за допомогою яких дослідники зазвичай вимірюють енергію.

"Наш спосіб вимірювання енергії, мабуть, тут не підходить. Калорії характеризують сонячну енергію, що зберігається в рослинах. Але гриби слабо пов'язані з сонцем. Вони проростають вночі і в'януть днем. Їх енергія - це щось зовсім інше", - каже Майкл Поллан.

ІНТЕРНЕТ ПІД ЗЕМЛЕЮ

Грибниця - це складна інфраструктура, на якій розташовуються всі рослини в світі. У десяти кубічних сантиметрах ґрунту можна знайти вісім кілометрів її павутинок. Ступня людини покриває близько півмільйона кілометрів тісно розташованих павутинок. 

Що відбувається в цих павутинках?

На початку 1990-х років вперше виникла ідея про те, що мережа цих павутинок не тільки передає харчування і хімічні речовини, але є розумною мережею зв'язку. Розглядаючи навіть невеликі ділянки цієї мережі, легко дізнатися знайому структуру.

Графічні зображення інтернету виглядають точно так же.

Мережа галузиться, і якщо одна з гілок виходить з ладу, то вона швидко замінюється обхідними шляхами. Її вузли, що знаходяться в стратегічних районах, краще забезпечуються харчуванням за рахунок менш активних місць, і укрупнюються. У цих павутинок є чутливість. І кожна павутинка може передати інформацію всій мережі.

І нема ніякого «центрального сервера». Кожна павутинка самостійна, і інформація, що збирається нею, може передаватися в мережу в усіх напрямках.

"Таким чином, базова модель інтернету існувала в усі часи, тільки ховалася вона в землі", - Пол Стемец, спеціаліст з мікології

Сама мережа, схоже, може рости до безкінечності. Наприклад, в штаті Мічиган була знайдена грибниця, яка розрослася під землею на площу в дев'ять квадратних кілометрів. За оцінками, її вік становить близько 2000 років.

Коли мережа вирішує виростити гриби? Іноді причиною є небезпека для майбутнього мережі.

Якщо ліс, що живить мережу, згорає, грибниця припиняє отримувати цукри від деревних коренів. Тоді вона пророщує гриби на найвіддаленіших своїх кінцях, щоб вони поширювали грибні спори, «звільнили» її гени і дали їм можливість знайти нове місце.

Так з'явився вираз «гриби після дощу». Дощ вимиває із землі органічну гниль і, по суті, позбавляє мережу джерела її харчування - тоді мережа і посилає «рятувальні загони» зі спорами на пошуки нового пристановища.

ЖАХ ДЛЯ КОМАХ

«Пошук нового будинку» - це ще одне, що відрізняє гриби від царства тварин і рослин. Є гриби, які поширюють свої спори подібно до того, як фрукти поширюють свої насіння. Інші виробляють феромони, які спонукають живих істот нав'язливо їх жадати. Збирачі білих трюфелів використовують для пошуків свиней, так як запах цих грибів схожий на запах альфа-кабана.

Однак існують і більш складні і жорстокі способи поширення грибів. Спостереження за західноафриканськими мурахами виду Megaloponera foetens зафіксувало, що вони щорічно підіймаються на високі дерева, і з такою силою встромлюють свої щелепи в стовбур, що після цього не можуть звільнитися і гинуть. Раніше випадки масового самогубства мурах не спостерігалися.

Виявилося, що комахи діють проти своєї волі, і хтось інший посилає їх на смерть. Причина - дрібні спори гриба Кордицепс однобокий, яким іноді вдається потрапити до рота мурах. Перебуваючи в голові комахи, спори посилають в її мозок хімічні речовини. Після цього мураха починає дертися на найближче дерево і встромляє щелепи в його кору. Тут, наче прокинувшись від жаху, вона починає намагатися звільнитися і, врешті-решт, знесилена, вмирає. Приблизно через два тижні з його голови проростають гриби Кордицепса.

На деревах в Камеруні можна побачити сотні грибів, що ростуть з тіл мурах. Для грибів ця влада над мозком є ​​засобом розмноження: вони використовують лапки мурахи, щоб піднятися на дерево, а висота допомагає поширенню їх спор вітром; так вони знаходять собі нові будинки і... нових мурах. 

Тайський «гриб зомбі» Ophiocordyceps unilateralis спонукає мурах дертися на листя деяких рослин. Відстань, яку долають для цього заражені мурахи, значно перевищує відстані в їх звичайному житті, і тому, діставшись до листя, комахи вмирають від втоми і голоду, а через два тижні з їхніх тіл проростають гриби.

"Це істоти, можливо, найвражаючі з усіх бачених мною. Ми вважаємо, що вони виробляють хімічні речовини подібні ЛСД, але ми ще не зустрічали наркотики, які викликають поведінку, відповідну до чиїхось інтересів", - каже професор Девід Хьюз.

Це не збіг, природний відбір або побічні явища іншого процесу. Ці комахи надсилаються проти своєї волі туди, де їм не варто бути, але це подобається грибам. Коли ми перенесли заражених мурах на інші листя, то гриби просто не проросли. 

У тому, що гриби можуть виробляти сильні отрути, є і позитивна сторона. Деякі з цих отрут є ефективною зброєю проти наших спільних ворогів. Наприклад, мікробів. Джерело кращих антибіотиків - в грибах.

Зі 160 тис. видів грибів, тіла яких містять складні хімічні сполуки, наука змогла розшифрувати і відтворити тільки 20, і серед них знайдено кілька найважливіших ліків.

Існує причина, по якій гриби виробляють ліки. Вони завжди ростуть в найгірших місцях, у вогкості, в жарі, в місцях, які представляють собою «фабрику мікробів». У більшості рослин нема захисту від цих чинників, а от гриби - пручаються. 

На жаль, різноманітність грибних ліків постійно зменшується. Причина - в знищенні деревних лісів, особливо, - в басейні Амазонки. Разом з іншими формами життя ми знищуємо і гриби. Число їх різновидів постійно зменшується.

Стародавні єгиптяни неспроста називали гриби «богом смерті». Сьогодні ми послідовно знищуємо цю лабораторію, каже Пол Стемец. 

Стемец розповідає про грибі фомітопсіс. Цей гриб, знайдений в 1965 році, проявив себе ефективним засобом від туберкульозу, а сьогодні він росте тільки в п'яти місцях на території США. В Європі цей гриб вже повністю зник.

"З групою фахівців ми десятки разів відправлялися в ліси, намагаючись знайти ще кілька подібних грибів. Після довгих зусиль ми все-таки знайшли один зразок, який вдалося виростити в лабораторії. Хто знає, скількох людей врятує цей гриб в майбутньому", - каже Пол Стемец.

У минулому році Стемец приєднався до програми біологічного захисту міноборони США і допомагав в пошуку і збереженні 300 рідкісних видів грибів.