Tajne svijeta gljiva: paukov mozak kao analog čovjeka

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-12-16 15:59

Profesor Toshiyuki Nakagaki, biolog i fizičar sa japanskog univerziteta Hokaido, 2000. godine uzeo je uzorak žute plijesni i stavio ga na ulaz u labirint koji se koristi za testiranje inteligencije i pamćenja miševa. Na drugi kraj lavirinta stavio je kocku šećera. Gljiva ne samo da je pronašla put do šećera, već je za to koristila i najkraći put.

O čemu razmišljaju gljive?

Physarum polycephalum je mirisao na šećer i počeo je slati svoje klice u potragu za njim. Paukove mreže gljive račvale su se na svakom raskršću lavirinta, a one koje su pale u slijepu ulicu okrenule su se i počele gledati u drugim smjerovima. Mreže gljiva su nekoliko sati ispunjavale prolaze lavirinta, a do kraja dana jedna od njih pronašla je put do šećera.

Nakon toga, Toshiyuki i njegov tim istraživača uzeli su komadić paukove mreže pečurke koja je učestvovala u prvom eksperimentu i stavili ga na ulaz kopije istog lavirinta, također sa kockom šećera na drugom kraju. Ono što se dogodilo zadivilo je sve. U prvom trenutku paučina se razgranala na dva dela: jedna klica se probila do šećera, bez ijednog viška okreta, druga se popela na zid lavirinta i prešla je direktno, uz plafon, pravo do cilja. Mreža gljiva ne samo da je zapamtila put, već je i promijenila pravila igre.

Usudio sam se oduprijeti tendenciji da se prema ovim stvorenjima ponašam kao prema biljkama. Kada istražite gljive nekoliko godina, počinjete primjećivati dvije stvari. Prvo, gljive su bliže životinjskom carstvu nego što se čini. Drugo, ponekad se čini da su njihovi postupci rezultat namjerne odluke. Mislio sam da gljivama treba dati priliku da pokušaju riješiti zagonetke.

Dalje istraživanje koje je proveo Toshiyuki otkrilo je da gljive mogu planirati transportne rute i mnogo brže od profesionalnih inženjera. Toshiyuki je uzeo kartu Japana i postavio komade hrane na mjesta koja odgovaraju većim gradovima u zemlji. Stavio je pečurke "u Tokio". Nakon 23 sata, napravili su linearnu mrežu od paučine na svim komadima hrane. Rezultat je gotovo tačna replika željezničke mreže oko Tokija.

Nije tako teško povezati nekoliko desetina tačaka; ali njihovo efikasno i najekonomičnije povezivanje nije nimalo lako. Vjerujem da će nam naše istraživanje pomoći ne samo da shvatimo kako poboljšati infrastrukturu, već i kako izgraditi efikasnije informacione mreže.

ZAGONETKA DRUGOG BIĆA

Prema konzervativnim procjenama, na Zemlji postoji oko 160 hiljada sojeva gljiva, od kojih većina ima impresivne sposobnosti.

Na primjer, u Černobilju je otkrivena gljiva koja se hrani radioaktivnim proizvodima i istovremeno čisti zrak oko sebe. Ova gljiva pronađena je na zidu uništene nuklearne elektrane, koja je dugi niz godina nakon katastrofe nastavila proizvoditi zračenje koje uništava sav život u radijusu od nekoliko kilometara.

Istražujući amazonsku šumu, dva studenta biologije na Univerzitetu Yale pronašli su gljivicu Pestalotiopsis microspora, koja može razgraditi plastiku. Ova sposobnost je otkrivena kada je gljiva pojela petrijevu posudu u kojoj je uzgajana.

Do sada, ni naša nauka ni naša tehnologija to nisu sposobne. Kontaminacija plastikom jedan je od najvećih tehnoloških problema. Danas polažemo velike nade u ovu gljivu. - Profesor Scott A. Strobl.

Genetičari sa Američkog instituta za bioenergiju uspjeli su da soj gljiva brže probavi prirodnu šećernu ksilozu. Potencijalni značaj ovog otkrića leži u stvaranju novog, jeftinog i brzog načina proizvodnje čistih biogoriva.

Čini se, kako "primitivni" organizam, bez mozga i ograničenog kretanja, čini čuda izvan kontrole nauke?

Da biste pokušali razumjeti svijet gljiva, prvo morate nešto razjasniti. Šitake, portobelo i šampinjoni nisu samo nazivi jestivih gljiva. Svaki od njih je živi organizam, koji predstavlja mrežu miliona najtanje paučine pod zemljom. Pečurke koje vire iz zemlje samo su "vrhovi prstiju" ove paučine, "alati" kojima tijelo širi svoje sjemenke. Svaki takav "prst" sadrži hiljade spora. Nose ih vjetar i životinje. Kada spore padnu u zemlju, stvaraju nove mreže i klijaju novim gljivama.

Ovo stvorenje udiše kiseonik. Toliko je neobična s biološke tačke gledišta da pripada vlastitom carstvu, odvojeno i od životinja i od biljaka.

Ali šta zapravo znamo o ovom obliku života?

Ne znamo šta podstiče podzemni sistem paučine u određenom trenutku da pusti pečurke na površinu zemlje; zašto jedna gljiva raste prema jednom stablu, a druga prema drugom; i zašto neki od njih proizvode smrtonosne otrove, a drugi su ukusni, zdravi i mirisni. U nekim slučajevima ne možemo čak ni predvidjeti vremenski okvir njihovog razvoja. Gljive se mogu pojaviti za tri godine, ili čak 30 godina nakon što njihova spora pronađe odgovarajuće drvo. Drugim riječima, ne znamo ni najosnovnije stvari o gljivama. - Michael Pollan, istraživač.

KRALJICA MRTVIH

Teško nam je razumjeti gljive zbog njihove anatomske strukture. Kada uzmete paradajz u ruku, držite ceo paradajz u ruci kakav jeste. Ali ne možete ubrati gljivu i ispitati njenu strukturu. Gljiva je samo plod velikog i složenog organizma. Mreža paučine je pretanka da bi se očistila od zemlje bez oštećenja. - Sgula Motspi, mikrobiolog.

Drugi problem je što se većina šumskih gljiva ne može pripitomiti i vrlo je teško uzgajati, kako za istraživačke tako i za industrijske svrhe.

Biraju samo određeno leglo, sami odlučuju kada će klijati. Često njihov izbor pada na stara stabla koja se ne mogu prenijeti na drugo mjesto. Čak i ako posadimo stotine odgovarajućih stabala u šumi i prskamo milijarde spora po zemlji, nema garancije da ćemo gljive dobiti u razumnom roku. - Michael Pollan, istraživač.

Sistemi ishrane, rasta, reprodukcije i proizvodnje energije u gljivama potpuno su drugačiji od onih kod životinja. Nemaju hlorofil i stoga, za razliku od biljaka, ne koriste direktno energiju sunca. Šampinjoni, shiitake i portobello, na primjer, rastu na leglu uvenulih biljaka.

Poput životinja, gljive probavljaju hranu, ali, za razliku od njih, probavljaju hranu izvan svog tijela: gljive luče enzime koji razlažu organsku materiju na njene komponente, a zatim apsorbiraju te molekule.

Ako je tlo želudac zemaljske kugle, onda su gljive njeni probavni sokovi. Bez njihove sposobnosti da razgrađuju i prerađuju organsku materiju, zemlja bi se odavno ugušila. Mrtva materija bi se beskonačno akumulirala, ciklus ugljenika bi bio prekinut, a sva živa bića bi ostala bez hrane.

Fokusiramo se na život i rast u našim istraživanjima, ali u prirodi su smrt i propadanje podjednako važni. Pečurke su neprikosnoveni vladari kraljevstva smrti. Stoga ih, inače, ima toliko na grobljima. Ali najveća tajna je ogromna energija gljiva. Postoje gljive koje mogu pucati po asfaltu, svijetliti u mraku, preko noći preraditi čitavu gomilu petrokemijskog otpada i pretvoriti ga u jestiv i hranljiv proizvod. Gljiva Coprinopsis atramentaria je u stanju da za nekoliko sati izraste plodno tijelo, a zatim se u jednom danu pretvori u lokvicu crnog mastila.

Halucinogene pečurke mijenjaju mišljenje ljudi. Postoje otrovne gljive koje mogu ubiti slona. A paradoks je da svi oni sadrže male količine kalorija koje istraživači obično koriste za mjerenje energije. Čini se da se naš način mjerenja energije ovdje ne uklapa. Kalorije karakteriziraju sunčevu energiju pohranjenu u biljkama. Ali gljive su slabo povezane sa suncem. Klijaju noću, a uvenu tokom dana. Njihova energija je nešto sasvim drugo.

- Michael Pollan, istraživač.

INTERNET ISPOD ZEMLJE

Micelijum je složena infrastruktura na kojoj se nalaze sve biljke na svetu. U deset kubnih centimetara tla nalazi se osam kilometara njegove paučine. Ljudsko stopalo pokriva oko pola miliona kilometara blisko raspoređene paučine. - Paul Stemets, mikolog.

Šta se dešava na ovim mrežama?

Početkom 1990-ih prvi put se pojavila ideja da mreža ove paučine ne samo da prenosi hranu i hemikalije, već je i inteligentna komunikaciona mreža koja se samouči. Gledajući čak i male dijelove ove mreže, lako je prepoznati poznatu strukturu. Grafičke slike na internetu izgledaju potpuno isto. Mreža se grana, a ako jedna od grana pokvari, brzo je zamjenjuju zaobilazna rješenja. Njegovi čvorovi, smješteni u strateškim područjima, bolje su snabdjeveni električnom energijom zbog manje aktivnih mjesta, te su uvećani. Ove mreže imaju osjetljivost. I svaki web može prenijeti informacije cijeloj mreži.

I ne postoji "centralni server". Svaki web je nezavisan, a informacije koje prikuplja mogu se prenijeti na mrežu u svim smjerovima. Dakle, osnovni model interneta je postojao u svim vremenima, samo što se krio u zemlji. - Paul Stemec, mikolog

Čini se da sama mreža može rasti u nedogled. Na primjer, u državi Michigan pronađen je micelij, koji je rastao pod zemljom na površini od devet kvadratnih kilometara. Procjenjuje se da je star oko 2.000 godina.

Kada mreža odlučuje da uzgaja gljive?

Ponekad je razlog opasnost po budućnost mreže. Ako šuma koja hrani mrežu pregori, micelij prestaje da prima šećere iz korijena drveća. Tada ona klija gljive na svojim najudaljenijim krajevima, tako da šire spore gljivica, „oslobode“njene gene i daju im priliku da nađu novo mjesto. Tako se pojavio izraz "pečurke nakon kiše". Kiša spira organsku trulež sa zemlje i, u suštini, oduzima mreži izvor energije - tada mreža šalje "spasilačke timove" sa sporovima u potrazi za novim utočištem.

NOĆNA MORA ZA INSEKTE

„Pronalaženje novog doma“je još jedna stvar koja razlikuje gljive od životinjskog i biljnog carstva. Postoje gljive koje šire svoje spore kao što voće širi svoje sjemenke. Drugi proizvode feromone zbog kojih živa bića kompulzivno žude za njima. Sakupljači bijelog tartufa ga koriste za traženje svinja, jer je miris ovih gljiva sličan mirisu alfa vepra.

Međutim, postoje složeniji i okrutniji načini širenja gljivica. Promatranjem zapadnoafričkih mrava vrste Megaloponera foetens zabilježeno je da se svake godine penju na visoka stabla, te takvom snagom zabijaju čeljusti u deblo da se nakon toga ne mogu osloboditi i uginu. Ranije nije bilo slučajeva masovnog samoubistva mrava.

Ispostavilo se da insekti rade protiv svoje volje, a neko drugi ih šalje u smrt. Razlog su najmanje spore gljivice הטומנטלה, koje ponekad uspiju ući u usta mrava. Jednom u glavi insekta, spora šalje hemikalije u njegov mozak. Nakon toga, mrav se počinje penjati na najbliže drvo i zariva čeljusti u njegovu koru. Ovdje, kao da se budi iz noćne more, počinje pokušavati da se oslobodi i na kraju, iscrpljen, umire. Nakon otprilike dvije sedmice, iz njegove glave niču gljive הטומנטלה.

Na drveću u Kamerunu možete vidjeti stotine gljiva koje rastu iz tijela mrava. Za gljive je ova moć nad mozgom sredstvo reprodukcije: koriste noge mrava da se popnu na drvo, a visina pomaže širenju njihovih spora vjetrom; pa nađu sebi nove domove i… novi mravi.

Tajlandska "zombi gljiva" Ophiocordyceps unilateralis potiče mrave koji se hrane njome da se penju na listove određenih biljaka. Udaljenost koju zaraženi mravi prijeđu za to je mnogo veća od udaljenosti u njihovom normalnom životu, pa stoga, došavši do lišća, insekti umiru od umora i gladi, a nakon dvije sedmice iz njihovih tijela niču gljive.

Ova stvorenja su možda najneverovatnija od svih koje sam video. Vjerujemo da proizvode hemikalije slične LSD-u, ali još nismo naišli na lijekove koji izazivaju ponašanje u nečijem interesu. - Profesor David Hughes.

Hughes je otkrio gljive koje kontroliraju mozak pauka, vaški i muva.

Ovo nije slučajnost, prirodna selekcija ili nusproizvodi nekog drugog procesa. Ovi insekti se šalju protiv svoje volje tamo gdje ne bi trebali biti, ali kao gljive. Kada smo zaražene mrave prenijeli na druge listove, gljive jednostavno nisu proklijale. - Profesor David Hughes

KAKO SU IZMIŠLJENI ANTIBIOTICI

Postoji i pozitivna strana činjenice da gljive mogu proizvesti jake otrove. Neki od ovih otrova su efikasno oružje protiv naših zajedničkih neprijatelja. Na primjer, mikrobi.

Od 160 hiljada vrsta gljiva, čija tijela sadrže složena hemijska jedinjenja, nauka je uspela da dešifruje i reprodukuje samo 20, a među njima je pronađeno nekoliko najvažnijih lekova.

Postoji razlog zašto gljive proizvode lijekove. Uvek rastu na najgorim mestima, vlažnim, vrućim, na mestima koja su "fabrike mikroba i virusa". Većina biljaka nema zaštitu od ovih faktora, ali gljive odolijevaju. Poznati lijek Lipitor, koji je jedno od rijetkih poznatih rješenja za probleme kolesterola i dijabetesa, pronađen je u crvenoj kineskoj pečurki. A enoki i šitake pečurke su uvrštene u korpu lekova koje primaju oboleli od raka u Japanu. - Elinor Šavit, mikrolog.

Nažalost, raznolikost lijekova od gljiva se stalno smanjuje. Razlog je uništavanje drvenastih šuma, posebno u basenu Amazone.

Zajedno sa drugim oblicima života uništavamo i gljive. Broj njihovih sorti se stalno smanjuje i to me zabrinjava iz čisto sebičnih razloga. Svijet je predstavio zadivljujući dar - ogromnu prirodnu laboratoriju za proizvodnju lijekova. Od penicilina do lijekova za rak, AIDS, gripu i senilne bolesti. Stari Egipćani su pečurke s razlogom nazivali "bogom smrti". Danas uporno uništavamo ovu laboratoriju… - Paul Stemets, mikolog.

Stemets govori o gljivi fomitopsis. Otkrivena 1965. godine, ova gljiva se pokazala kao efikasan lijek za tuberkulozu, a danas raste samo na pet lokacija u Sjedinjenim Državama. U Evropi je ova gljiva već potpuno nestala.

Sa grupom stručnjaka išli smo na desetine puta u šume, pokušavajući pronaći još nekoliko sličnih gljiva. Nakon mnogo truda, konačno smo pronašli jedan uzorak koji smo uspjeli uzgojiti u laboratoriji. Ko zna koliko će ljudi ova gljiva spasiti u budućnosti. - Paul Stemets, mikolog.

Prošle godine, Stemets se pridružio programu biološke odbrane američkog Ministarstva odbrane i pomogao u potrazi i očuvanju 300 rijetkih vrsta gljiva.

Napravili smo eksperiment: sakupili smo četiri gomile smeća. Jedan smo koristili kao kontrolu; u druga dva dodali smo hemijske i biološke supstance koje razgrađuju otpad; preko potonjeg su prskane spore gljiva. Vrativši se dva mjeseca kasnije, zatekli smo tri tamne smrdljive gomile i jednu svijetlu, obraslu stotinama kilograma pečuraka… Neke od otrovnih tvari su se pretvorile u organske. Gljive su privlačile insekte, polagale su jaja iz kojih su se izlegle gusjenice, a onda su se pojavile ptice - i cijela ova gomila pretvorila se u zeleno brdo puno života. Kada smo pokušali da uradimo isto u zagađenim rijekama, uočili smo proces čišćenja od otrova. Evo šta treba istražiti! Možda se svi naši problemi zagađenja mogu riješiti pravim gljivama. - Paul Stemets, mikolog.

GDE JE MOZAK?

„Jedna procjena je da djeluje na sličan način u gljivama,” kaže Toshiyuki. „Sa čisto biološke tačke gledišta, svaka paukova mreža pojedinačno prima hemijske signale o tome kuda treba ići, a šta izbjegavati. Zbir ovih signala stvara neku vrstu sistema donošenja odluka. Drugim riječima, inteligencija gljive je u njenoj mreži. Dodajte na to milione godina evolucije u najtežim uslovima, pomnožene sa stotinama hiljada različitih vrsta, i imaćete nešto što bi ionako trebalo biti dovoljno pametno."

- I ovo je vaše objašnjenje šta se dešava?

- Ovo je početak.