Skrivnosti sveta gob: pajkovi možgani kot človeški analog

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Leta 2000 je profesor Toshiyuki Nakagaki, biolog in fizik z japonske univerze Hokaido, vzel vzorec rumene plesni in ga postavil na vhod v labirint, ki se uporablja za testiranje inteligence in spomina miši. Na drugi konec labirinta je postavil kocko sladkorja. Goba ni našla le poti do sladkorja, ampak je za to uporabila tudi najkrajšo pot.

O čem razmišljajo gobe?

Physarum polycephalum je zadišal po sladkorju in začel pošiljati svoje kalčke v iskanje. Pajkove mreže gobe so se razcepile na vsakem križišču labirinta, tiste, ki so padle v slepo ulico, pa so se obrnile in začele gledati v druge smeri. Več ur so gobove mreže polnile labirintne prehode in do konca dneva je ena od njih našla pot do sladkorja.

Nato sta Toshiyuki in njegova ekipa raziskovalcev vzela kos pajkove mreže gobe, ki je sodelovala v prvem poskusu, in jo postavila na vhod kopije istega labirinta, prav tako s kocko sladkorja na drugem koncu. Kar se je zgodilo, je presenetilo vse. V prvem trenutku se je pajčevina razcepila na dvoje: en kalček se je prebil do sladkorja, brez enega odvečnega zavoja, drugi se je povzpel na steno labirinta in ga prečkal naravnost, po stropu, naravnost do cilja. Gobarjev splet ni le spomnil na cesto, ampak je spremenil tudi pravila igre.

Upal sem se upreti težnji, da bi ta bitja obravnavala kot rastline. Ko se več let ukvarjaš z raziskovanjem gob, začneš opažati dve stvari. Prvič, gobe so bližje živalskemu kraljestvu, kot se zdi. Drugič, včasih se zdi, da so njihova dejanja posledica premišljene odločitve. Mislil sem, da je treba gobam dati priložnost, da poskušajo rešiti uganke.

Nadaljnje raziskave Toshiyukija so pokazale, da lahko gobe načrtujejo tudi transportne poti in veliko hitreje kot profesionalni inženirji. Toshiyuki je vzel zemljevid Japonske in postavil koščke hrane na mesta, ki ustrezajo večjim mestom v državi. Gobe je dal "v Tokio". Po 23 urah so zgradili linearno mrežo pajčevine do vseh kosov hrane. Rezultat je skoraj natančna kopija železniškega omrežja okoli Tokia.

Povezati več deset točk ni tako težko; vendar jih učinkovito in najbolj ekonomično povezati ni prav nič enostavno. Verjamem, da nam naše raziskave ne bodo pomagale le razumeti, kako izboljšati infrastrukturo, ampak tudi kako zgraditi učinkovitejša informacijska omrežja.

UGONETKA DRUGEGA BITJA

Po konzervativnih ocenah je na Zemlji približno 160 tisoč sevov gliv, od katerih ima večina impresivne sposobnosti.

Na primer, v Černobilu so odkrili gobo, ki se prehranjuje z radioaktivnimi produkti in hkrati čisti zrak okoli sebe. To gobo so našli na steni uničene jedrske elektrarne, ki je še vrsto let po katastrofi še naprej proizvajala sevanje, ki uničuje vse življenje v radiju več kilometrov.

Med raziskovanjem amazonskega gozda sta dva študenta biologije na univerzi Yale odkrila glivo Pestalotiopsis microspora, ki lahko razgradi plastiko. To sposobnost so odkrili, ko je gliva pojedla petrijevko, v kateri je bila gojena.

Do zdaj tega nista zmožna niti naša znanost niti naša tehnologija. Kontaminacija s plastiko je eden največjih tehnoloških problemov. Danes veliko upamo na to glivo. - Profesor Scott A. Strobl.

Genetikom z ameriškega inštituta za bioenergijo je uspelo sevu gob hitreje prebaviti naravno sladkorno ksilozo. Potencialni pomen tega odkritja je v ustvarjanju novega, poceni in hitrega načina proizvodnje čistih biogoriv.

Zdi se, kako "primitivni" organizem brez možganov in omejenega gibanja dela čudeže, ki so izven nadzora znanosti?

Če želite razumeti svet gob, morate najprej nekaj razjasniti. Šitake, portobello in šampinjoni niso samo imena užitnih gob. Vsak od njih je živ organizem, ki predstavlja mrežo milijonov najtanjših pajčevin pod zemljo. Gobe, ki gledajo iz zemlje, so le »konice prstov« teh pajčevin, »orodja«, s katerimi telo širi svoja semena. Vsak tak "prst" vsebuje na tisoče spor. Nosijo jih veter in živali. Ko spore padejo v zemljo, ustvarijo nove mreže in vzklijejo z novimi gobami.

To bitje diha kisik. Z biološkega vidika je tako nenavaden, da pripada svojemu kraljestvu, ločenemu od živali in rastlin.

Toda kaj pravzaprav vemo o tej življenjski obliki?

Ne vemo, kaj spodbudi podzemni sistem pajčevine v določenem trenutku, da spusti gobe na površje zemlje; zakaj ena goba raste proti enemu drevesu, druga pa proti drugemu; in zakaj nekateri od njih proizvajajo smrtonosne strupe, drugi pa so okusni, zdravi in dišeči. V nekaterih primerih niti ne moremo predvideti časovnice za njihov razvoj. Gobe se lahko pojavijo v treh letih ali celo 30 letih po tem, ko njihova trosica najde primerno drevo. Z drugimi besedami, o gobah ne vemo niti najosnovnejših stvari. - Michael Pollan, raziskovalec.

KRALJICA MRTVIH

Gobe zaradi njihove anatomske zgradbe težko razumemo. Ko vzamete paradižnik v roko, držite v roki cel paradižnik, kakršen je. Toda gobe ne morete trgati in preučiti njene strukture. Goba je samo plod velikega in zapletenega organizma. Mreža pajčevine je pretanka, da bi jo lahko očistili zemlje, ne da bi jo poškodovali. - Sgula Motspi, mikrobiolog.

Druga težava je, da večine gozdnih gob ni mogoče udomačiti in jih je zelo težko gojiti, tako za raziskovalne kot za industrijske namene.

Izberejo le določeno leglo, sami se odločijo, kdaj bodo kalili. Pogosto njihova izbira pade na stara drevesa, ki jih ni mogoče prenesti na drugo mesto. In četudi posadimo na stotine primernih dreves v gozd in poškropimo milijarde trosov po tleh, ni nobenega zagotovila, da bomo gobe dobili v razumnem času. - Michael Pollan, raziskovalec.

Sistemi prehranjevanja, rasti, razmnoževanja in proizvodnje energije pri glivah so popolnoma drugačni od tistih pri živalih. Nimajo klorofila in zato za razliko od rastlin ne uporabljajo neposredno sončne energije. Šampinjoni, šitake in portobello na primer rastejo na leglu ovehle rastline.

Tako kot živali tudi gobe prebavljajo hrano, vendar za razliko od njih hrano prebavljajo zunaj telesa: gobe izločajo encime, ki razgradijo organsko snov na njene sestavine in nato absorbirajo te molekule.

Če je zemlja želodec sveta, potem so gobe njeni prebavni sokovi. Brez njihove sposobnosti razgradnje in predelave organske snovi bi se zemlja že zdavnaj zadušila. Mrtva snov bi se kopičila neskončno, cikel ogljika bi bil prekinjen in vsa živa bitja bi ostala brez hrane.

V svojih raziskavah se osredotočamo na življenje in rast, v naravi pa sta smrt in propadanje enako pomembna. Gobe so nesporni vladarji kraljestva smrti. Zato jih je, mimogrede, toliko na pokopališčih. Toda največja skrivnost je ogromna energija gob. Obstajajo gobe, ki lahko razpokajo asfalt, svetijo v temi, čez noč predelajo cel kup petrokemičnih odpadkov in jih spremenijo v užiten in hranljiv izdelek. Gliva Coprinopsis atramentaria lahko v nekaj urah zraste plodno telo in se nato v enem dnevu spremeni v lužo črnega črnila.

Halucinogene gobe spremenijo mišljenje ljudi. Obstajajo strupene gobe, ki lahko ubijejo slona. In paradoks je, da vsi vsebujejo majhne količine kalorij, ki jih raziskovalci običajno uporabljajo za merjenje energije. Zdi se, da naš način merjenja energije tukaj ne ustreza. Kalorije označujejo sončno energijo, shranjeno v rastlinah. Toda gobe so slabo povezane s soncem. Ponoči kalijo, podnevi pa ovenijo. Njihova energija je nekaj povsem drugega.

- Michael Pollan, raziskovalec.

INTERNET POD ZEMLJO

Micelij je kompleksna infrastruktura, na kateri se nahajajo vse rastline na svetu. V desetih kubičnih centimetrih zemlje lahko najdete osem kilometrov njene pajčevine. Človeško stopalo pokriva približno pol milijona kilometrov tesno razporejene pajčevine. - Paul Stemets, mikolog.

Kaj se dogaja v teh spletih?

V zgodnjih devetdesetih letih se je prvič pojavila ideja, da splet teh pajčevin ne prenaša le hrane in kemikalij, ampak je tudi inteligentno in samoučeče komunikacijsko omrežje. Če pogledamo celo majhne dele tega omrežja, je enostavno prepoznati znano strukturo. Grafične slike interneta so videti popolnoma enake. Omrežje se razveja in če ena od vej odpove, jo hitro nadomestijo rešitve. Njegova vozlišča, ki se nahajajo na strateških območjih, so zaradi manj aktivnih mest bolje oskrbljena z električno energijo in so povečana. Te mreže imajo občutljivost. In vsak splet lahko posreduje informacije celotnemu omrežju.

In ni "centralnega strežnika". Vsak splet je neodvisen in informacije, ki jih zbira, se lahko prenašajo v omrežje v vse smeri. Tako je osnovni model interneta obstajal ves čas, le da se je skrival v tleh. - Paul Stemec, mikolog

Zdi se, da lahko omrežje samo raste v nedogled. Na primer, v zvezni državi Michigan so našli micelij, ki je zrasel pod zemljo na površini devetih kvadratnih kilometrov. Ocenjuje se, da je star okoli 2000 let.

Kdaj se mreža odloči za gojenje gob?

Včasih je razlog nevarnost za prihodnost omrežja. Če gozd, ki napaja mrežo, izgori, micelij preneha prejemati sladkorje iz drevesnih korenin. Nato gobe kali na njenih najbolj oddaljenih koncih, tako da širijo glivične spore, "osvobodijo" njene gene in jim dajo možnost, da si najdejo novo mesto. Tako se je pojavil izraz "gobe po dežju". Dež s tal spere organsko gnilobo in v bistvu odvzame omrežje vir energije - nato omrežje pošlje "reševalne ekipe" s spori v iskanje novega zatočišča.

NOČNA MORA ZA ŽUŽELKE

»Najdi nov dom« je še ena stvar, ki gobe razlikuje od živalskega in rastlinskega kraljestva. Obstajajo gobe, ki širijo svoje spore, tako kot sadje širi svoja semena. Drugi proizvajajo feromone, zaradi katerih živa bitja kompulzivno hrepenijo po njih. Nabiralci belih tartufov ga uporabljajo za iskanje prašičev, saj je vonj teh gob podoben vonju alfa merjasca.

Vendar pa obstajajo bolj zapleteni in okrutni načini širjenja gliv. Opazovanje zahodnoafriških mravelj vrste Megaloponera foetens je zabeležilo, da vsako leto plezajo na visoka drevesa in s takšno silo prebodejo čeljusti v deblo, da se potem ne morejo osvoboditi in poginejo. Prej ni bilo primerov množičnega samomora mravelj.

Izkazalo se je, da žuželke delujejo proti svoji volji, nekdo drug pa jih pošlje v smrt. Razlog so najmanjše spore glive הטומנטלה, ki včasih uspejo priti v usta mravelj. Ko pride v glavo žuželke, spore pošljejo kemikalije v možgane. Po tem začne mravljica plezati na najbližje drevo in potopi čeljusti v njegovo lubje. Tu, kot da bi se zbudil iz nočne more, se začne poskušati osvoboditi in na koncu, izčrpan, umre. Po približno dveh tednih mu iz glave poženejo gobe הטומנטלה.

Na drevesih v Kamerunu lahko vidite na stotine gob, ki rastejo iz teles mravelj. Za glive je ta moč nad možgani sredstvo za razmnoževanje: uporabljajo noge mravlje, da plezajo na drevo, višina pa pomaga pri širjenju njihovih spor z vetrom; tako si najdejo nove domove in…. nove mravlje.

Tajska "zombi goba" Ophiocordyceps unilateralis spodbuja mravlje, ki se hranijo z njo, da plezajo po listih določenih rastlin. Razdalja, ki jo za to prepotujejo okužene mravlje, je veliko večja od razdalje v njihovem običajnem življenju, zato žuželke, ko dosežejo liste, umrejo od utrujenosti in lakote, po dveh tednih pa iz njihovih teles poženejo gobe.

Ta bitja so morda najbolj neverjetna od vseh, kar sem jih videl. Verjamemo, da proizvajajo kemikalije, podobne LSD, vendar še nismo naleteli na zdravila, ki bi spodbudila vedenje v interesu nekoga. - Profesor David Hughes.

Hughes je odkril glive, ki nadzorujejo možgane pajkov, uši in muh.

To ni naključje, naravna selekcija ali stranski produkti drugega procesa. Te žuželke proti svoji volji pošljejo tja, kjer jih ne bi smelo biti, gobe pa so všeč. Ko smo okužene mravlje prenesli na druge liste, gobe preprosto niso vzklile. - Profesor David Hughes

KAKO SO BILI IZUMLJENI ANTIBIOTIKI

Obstaja tudi pozitivna stran dejstva, da lahko gobe proizvajajo močne strupe. Nekateri od teh strupov so učinkovito orožje proti našim skupnim sovražnikom. Na primer, mikrobi.

Od 160 tisoč vrst gob, katerih telesa vsebujejo zapletene kemične spojine, je znanost uspela razvozlati in reproducirati le 20, med njimi pa je bilo najdenih nekaj najpomembnejših zdravil.

Obstaja razlog, zakaj gobe proizvajajo zdravila. Vedno rastejo na najslabših mestih, vlažnih, vročih, na mestih, ki so »tovarne mikrobov in virusov«. Večina rastlin nima zaščite pred temi dejavniki, vendar se glive upirajo. V rdeči kitajski gobi so našli znano zdravilo Lipitor, ki je ena redkih znanih rešitev za težave s holesterolom in sladkorno boleznijo. In enoki in šitake so vključene v košarico zdravil, ki jih prejemajo bolniki z rakom na Japonskem. - Elinor Shavit, mikrolog.

Žal se raznolikost zdravil iz gob nenehno zmanjšuje. Razlog je uničenje lesnatih gozdov, predvsem v porečju Amazonke.

Skupaj z drugimi življenjskimi oblikami uničujemo tudi gobe. Število njihovih sort se nenehno zmanjšuje in to me skrbi iz čisto sebičnih razlogov. Svet je predstavil osupljivo darilo - ogromen naravni laboratorij za proizvodnjo zdravil. Od penicilina do zdravil za raka, aids, gripo in senilne bolezni. Stari Egipčani so gobe z razlogom imenovali "bog smrti". Danes dosledno uničujemo ta laboratorij … - Paul Stemets, mikolog.

Stemets govori o gobi fomitopsis. Ta goba, odkrita leta 1965, se je izkazala za učinkovito zdravilo za tuberkulozo, danes pa raste le na petih lokacijah v Združenih državah. V Evropi je ta goba že popolnoma izginila.

S skupino specialistov smo se na desetine odpravili v gozdove in poskušali najti še nekaj podobnih gob. Po velikem trudu smo končno našli en vzorec, ki smo ga uspeli vzgojiti v laboratoriju. Kdo ve, koliko ljudi bo ta goba rešila v prihodnosti. - Paul Stemets, mikolog.

Stemets se je lani pridružil programu biološke obrambe ameriškega ministrstva za obrambo in pomagal pri iskanju in ohranjanju 300 redkih vrst gob.

Naredili smo poskus: zbrali smo štiri kupe smeti. Eno smo uporabili kot kontrolo; pri drugih dveh smo dodali kemične in biološke snovi, ki razgrajujejo odpadke; čez slednje so bile škropljene gobove spore. Ko smo se vrnili čez dva meseca, smo našli tri temne smrdljive kupe in enega svetlega, poraslega z več sto kilogrami gob … Nekatere strupene snovi so se spremenile v organske. Gobe so privabile žuželke, odlagale so jajca, iz katerih so se izlegle gosenice, nato pa so se pojavile ptice - in ves ta kup se je spremenil v zelen hrib, poln življenja. Ko smo poskušali narediti enako v onesnaženih rekah, smo opazili proces čiščenja strupov. Tukaj je kaj raziskati! Morda je vse naše težave z onesnaževanjem mogoče rešiti s pravimi gobami. - Paul Stemets, mikolog.

KJE SO MOŽGANI?

"Ena ocena je, da deluje na podoben način pri gobah," pravi Toshiyuki. "S čisto biološkega vidika vsaka pajkova mreža posamezno prejme kemične signale o tem, kam iti in čemu se izogibati. Vsota teh signalov ustvari nekakšen sistem odločanja. Z drugimi besedami, inteligenca gobe je v njeni mreži. Če k temu dodamo še milijone let evolucije v najtežjih pogojih, pomnoženih s sto tisoč različnimi vrstami, dobiš nekaj, kar bi vseeno moralo biti dovolj pametno."

- In to je vaša razlaga, kaj se dogaja?

- To je začetek.