A gombavilág titkai: a pók agya, mint az ember analógja

2024 Szerző: Seth Attwood | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 16:07

2000-ben Toshiyuki Nakagaki professzor, a Hokkaido Japán Egyetem biológusa és fizikusa mintát vett egy sárga penészből, és egy labirintus bejáratához helyezte, amelyet az egerek intelligenciájának és memóriájának tesztelésére használnak. A labirintus másik végébe egy kockacukrot tett. A gomba nemcsak utat talált a cukorhoz, hanem a legrövidebb utat is használta ehhez.

Mit gondolnak a gombák?

A Physarum polycephalum cukorszagú volt, és csíráit kezdte keresni. A gomba pókhálói a labirintus minden egyes metszéspontjában kettéváltak, a zsákutcába kerültek pedig megfordultak, és más irányokba kezdtek nézni. Több órán át gombahálók töltötték meg a labirintus járatait, és a nap végére egyikük utat talált a cukorhoz.

Ezt követően Toshiyuki és kutatócsoportja kivett egy darabot az első kísérletben részt vevő gomba pókhálójából, és ugyanannak a labirintusnak a bejáratához helyezte, szintén egy kockacukorral a másik végén. A történtek mindenkit lenyűgöztek. Az első pillanatban a pókháló kettéágazott: az egyik hajtás a cukor felé vette az utat, egyetlen plusz fordulat nélkül, a másik felmászott a labirintus falára, és közvetlenül a mennyezet mentén keresztezte a célt. A gombaháló nemcsak az útra emlékezett, hanem a játékszabályokat is megváltoztatta.

Bátorkodtam ellenállni annak a tendenciának, hogy ezeket a lényeket növényként kezeljük. Ha több évig gombakutatást folytat, két dolgot kezd észrevenni. Először is, a gombák közelebb állnak az állatvilághoz, mint amilyennek látszik. Másodszor, cselekedeteik néha szándékos döntés eredményeként születnek. Úgy gondoltam, lehetőséget kell adni a gombáknak, hogy megpróbálják megfejteni a rejtvényeket.

Toshiyuki további kutatásai azt találták, hogy a gombák is képesek megtervezni a szállítási útvonalakat, és sokkal gyorsabban, mint a professzionális mérnökök. Toshiyuki készített egy térképet Japánról, és ételdarabokat helyezett el az ország nagyobb városainak megfelelő helyeken. A gombát "Tokióba" tette. 23 óra elteltével pókhálókból lineáris hálót építettek az összes élelmiszerdarabra. Az eredmény a Tokió körüli vasúthálózat szinte pontos mása.

Nem olyan nehéz több tucat pontot összekapcsolni; de ezek hatékony és leggazdaságosabb összekapcsolása egyáltalán nem egyszerű. Úgy gondolom, hogy kutatásunk nemcsak az infrastruktúra fejlesztésének megértésében segít, hanem abban is, hogyan építsünk ki hatékonyabb információs hálózatokat.

REJTÉLY MÁSIK LÉNYRŐL

Óvatos becslések szerint körülbelül 160 ezer gombatörzs él a Földön, amelyek többsége lenyűgöző képességekkel rendelkezik.

Például Csernobilban egy gombát fedeztek fel, amely radioaktív termékekkel táplálkozik, és ezzel egyidejűleg tisztítja a körülötte lévő levegőt. Ezt a gombát egy lerombolt atomerőmű falán találták meg, amely a katasztrófa után még sok éven át olyan sugárzást termelt, amely több kilométeres körzetben elpusztítja az életet.

A Yale Egyetem két biológushallgatója az Amazonas-erdő felfedezése közben találta meg a Pestalotiopsis microspora gombát, amely képes lebontani a műanyagot. Ezt a képességet akkor fedezték fel, amikor a gomba megette a Petri-csészét, amelyben termesztették.

Eddig erre sem tudományunk, sem technológiánk nem képes. A műanyagszennyeződés az egyik legnagyobb technológiai probléma. Ma nagy reményeket fűzünk ehhez a gombához. - Scott A. Strobl professzor.

Az American Institute of Bioenergy genetikusainak sikerült elérniük, hogy a gombatörzs gyorsabban emésztse meg a természetes cukrot, a xilózt. A felfedezés potenciális jelentősége abban rejlik, hogy új, olcsó és gyors módszert hoztak létre a tiszta bioüzemanyagok előállítására.

Úgy tűnik, hogyan képes egy „primitív” szervezet, agy nélkül, mozgásában korlátozott, olyan csodákat tenni, amelyek a tudomány ellenőrzésén kívül esnek?

Ahhoz, hogy megpróbálja megérteni a gomba világát, először tisztáznia kell valamit. A shiitake, a portobello és a csiperkegomba nem csak az ehető gombák neve. Mindegyikük élő szervezet, amely a föld alatti legvékonyabb pókhálók millióiból álló hálózatát képviseli. A földből kikandikáló gombák ezeknek a pókhálóknak csak "ujjhegyei", azok az "eszközök", amelyekkel a test kiszórja magvait. Minden ilyen „ujj” több ezer spórát tartalmaz. Viszi őket a szél és az állatok. Amikor a spórák a földbe esnek, új hálókat hoznak létre, és új gombákkal csíráznak.

Ez a lény oxigént lélegzik. Biológiai szempontból annyira szokatlan, hogy a saját birodalmához tartozik, elkülönülve az állatoktól és a növényektől egyaránt.

De mit is tudunk valójában erről az életformáról?

Nem tudjuk, mi készteti a földalatti pókhálórendszert arra, hogy egy bizonyos pillanatban gombákat engedjen a föld felszínére; miért nő az egyik gomba az egyik fa felé, a másik a másik felé; és miért termelnek egyesek halálos mérgeket, míg mások ízletesek, egészségesek és illatosak. Egyes esetekben még fejlődésük idővonalát sem tudjuk megjósolni. A gombák három év múlva, de akár 30 év múlva is megjelenhetnek, miután spórájuk megfelelő fát talált. Vagyis a gombákról a legalapvetőbb dolgokat sem tudjuk. - Michael Pollan, kutató.

HALOTTAK KIRÁLYNŐJE

A gombákat anatómiai felépítésük miatt nehéz megérteni. Amikor a kezébe vesz egy paradicsomot, az egész paradicsomot úgy tartja a kezében, ahogy van. De nem lehet leszedni a gombát és megvizsgálni a szerkezetét. A gomba csak egy nagy és összetett szervezet gyümölcse. A pókhálók hálója túl vékony ahhoz, hogy megtisztítsa a talajtól anélkül, hogy károsítaná. - Sgula Motspi, mikrobiológus.

További probléma, hogy a legtöbb erdei gomba nem háziasítható, és nagyon nehezen termeszthető, mind kutatási, mind ipari célokra.

Csak egy bizonyos almot választanak ki, maguk döntik el, mikor csíráznak. Választásuk gyakran olyan öreg fákra esik, amelyeket nem lehet más helyre vinni. És még ha több száz megfelelő fát ültetünk is az erdőbe, és spórák milliárdjait szórjuk ki a földre, semmi garancia nincs arra, hogy ésszerű időben megkapjuk a gombát. - Michael Pollan, kutató.

A gombák táplálkozási, növekedési, szaporodási és energiatermelési rendszere teljesen eltér az állatokétól. Nincs bennük klorofil, ezért a növényekkel ellentétben nem közvetlenül használják fel a nap energiáját. A csiperkegomba, a shiitake és a portobello például elhervadt növények almon nő.

Az állatokhoz hasonlóan a gombák is megemésztik az ételt, de velük ellentétben a testükön kívül emésztik meg: a gombák enzimeket választanak ki, amelyek a szerves anyagokat komponenseikre bontják, majd ezeket a molekulákat felszívják.

Ha a föld a föld gyomra, akkor a gomba az emésztőnedve. A szerves anyagok lebontásának és feldolgozásának képessége nélkül a föld már régen megfulladt volna. Az elhalt anyagok végtelenül felhalmozódnának, a szénciklus megszakadna, és minden élőlény táplálék nélkül maradna.

Kutatásaink során az életre és a növekedésre összpontosítunk, de a természetben a halál és a bomlás egyaránt fontos. A gombák a halál birodalmának vitathatatlan uralkodói. Ezért mellesleg annyi van belőlük a temetőkben. De a legnagyobb titok a gombák hatalmas energiája. Vannak gombák, amelyek megrepedhetik az aszfaltot, világítanak a sötétben, egy csomó petrolkémiai hulladékot feldolgoznak egy éjszaka alatt, és ehető és tápláló termékké alakítják. A Coprinopsis atramentaria gomba néhány óra alatt termőtestet növeszt, majd egy nap alatt fekete tintatócsává alakul.

A hallucinogén gombák megváltoztatják az emberek véleményét. Vannak mérgező gombák, amelyek megölhetik az elefántot. És a paradoxon az, hogy mindegyik tartalmaz egy kis mennyiségű kalóriát, amelyet a kutatók általában az energia mérésére használnak. Úgy tűnik, hogy az energiamérési módszerünk nem illik ide. A kalóriák a növényekben tárolt napenergiát jellemzik. De a gombák gyengén kapcsolódnak a naphoz. Éjszaka csíráznak, nappal elhervadnak. Az ő energiájuk egészen más.

- Michael Pollan, kutató.

INTERNET A FÖLD ALATT

A micélium az az összetett infrastruktúra, amelyen a világ összes növénye található. Tíz köbcentiméternyi talajban nyolc kilométernyi pókhálót találhatunk. Az emberi láb körülbelül félmillió kilométernyi, egymáshoz közel elhelyezkedő pókhálót takar. - Paul Stemets, mikológus.

Mi történik ezeken a hálókon?

Az 1990-es évek elején merült fel először az ötlet, hogy ezeknek a pókhálóknak a hálója nemcsak élelmiszert és vegyszereket szállít, hanem egy intelligens és öntanuló kommunikációs hálózat is. A hálózat kis részeit is megnézve könnyen felismerhető egy ismerős szerkezet. Az internet grafikus képei pontosan ugyanúgy néznek ki. A hálózat leágazik, és ha az egyik ág meghibásodik, akkor azt gyorsan felváltják a kerülő megoldások. Stratégiai területeken elhelyezkedő csomópontjai a kevésbé aktív helyek miatt jobban ellátottak, kibővültek. Ezek a hálók érzékenyek. És mindegyik web képes információkat továbbítani a teljes hálózat számára.

És nincs "központi szerver". Mindegyik web független, és az általa gyűjtött információk minden irányban továbbíthatók a hálózatba. Így az internet alapmodellje mindenkor megvolt, csak az bújt a földbe. - Paul Stemec, mikológus

Maga a hálózat a jelek szerint a végtelenségig képes növekedni. Például Michigan államban találtak egy micéliumot, amely kilenc négyzetkilométeres területen nőtt a föld alatt. A becslések szerint körülbelül 2000 éves.

Mikor dönt a hálózat a gombatermesztés mellett?

Néha az ok a hálózat jövőjének veszélye. Ha a hálózatot tápláló erdő kiég, a micélium nem kap cukrot a fa gyökereitől. Ezután a gombákat a legtávolabbi végén csíráztatja ki, így azok gombaspórákat terjesztenek, „kiszabadítják” a génjeit, és lehetőséget adnak nekik, hogy új helyet találjanak. Így jelent meg a "gomba eső után" kifejezés. Az eső kimossa a talajról a szerves rothadást, és lényegében megfosztja a hálózatot az áramforrástól – ekkor a hálózat vitákkal "mentőcsapatokat" küld új menedéket keresni.

RÉMÁLOM A ROVAROKNAK

Az „új otthon keresése” egy másik dolog, ami megkülönbözteti a gombákat az állat- és növényvilágtól. Vannak gombák, amelyek úgy terjesztik a spóráikat, mint a gyümölcsök a magokat. Mások feromonokat termelnek, amelyek miatt az élőlények kényszeresen vágynak rájuk. A fehér szarvasgomba gyűjtögetői sertések keresésére használják, mivel ezeknek a gombáknak az illata az alfadisznóéhoz hasonlít.

A gombák terjedésének azonban vannak bonyolultabb és kegyetlenebb módjai is. A Megaloponera foetens fajhoz tartozó nyugat-afrikai hangyák megfigyelései azt mutatták ki, hogy minden évben magas fákra másznak fel, és olyan erővel döfték bele állkapcsukat a törzsbe, hogy ezután már nem tudnak kiszabadulni és meghalni. Korábban nem történt tömeges hangyák öngyilkossága.

Kiderült, hogy a rovarok akaratuk ellenére cselekszenek, és valaki más küldi őket a halálba. Ennek oka a הטומנטלה gomba legkisebb spórái, amelyek néha a hangyák szájába is bejutnak. A rovar fejébe jutva a spóra vegyi anyagokat küld az agyába. Ezt követően a hangya elkezd felmászni a legközelebbi fára, és beledugja állkapcsát a kérgébe. Itt, mintha egy rémálomból ébredne fel, megpróbálja kiszabadítani magát, és a végén kimerülten meghal. Körülbelül két hét múlva a הטומנטלה gomba kihajt a fejéből.

Kamerun fáin több száz gomba nő ki a hangyák testéből. A gombák számára ez az agy feletti hatalom a szaporodás eszköze: a hangya lábait használják a fára mászáshoz, a magasság pedig segíti spóráik szél általi terjedését; így új otthont találnak maguknak és… új hangyák.

A thai "zombigomba", az Ophiocordyceps unilateralis arra ösztönzi a vele táplálkozó hangyákat, hogy felmászjanak bizonyos növények levelére. A távolság, amelyet a fertőzött hangyák megtesznek, sokkal nagyobb, mint a normál életükben megtett távolságok, ezért a rovarok a levelekhez érve elpusztulnak a fáradtságtól és az éhségtől, és két hét múlva gombák hajtanak ki testükből.

Ezek a lények talán a legcsodálatosabbak mind közül, amelyeket láttam. Úgy gondoljuk, hogy LSD-szerű vegyszereket állítanak elő, de még nem találkoztunk olyan gyógyszerekkel, amelyek valakinek az érdekeit szolgáló viselkedést váltanak ki. - David Hughes professzor.

Hughes olyan gombákat fedezett fel, amelyek szabályozzák a pókok, tetvek és legyek agyát.

Ez nem véletlen, nem természetes szelekció, vagy egy másik folyamat mellékterméke. Ezeket a rovarokat akaratuk ellenére küldik oda, ahol nem kellene, de a gombákhoz hasonlók. Amikor a fertőzött hangyákat más levelekre vittük át, a gombák egyszerűen nem csíráztak ki. - David Hughes professzor

HOGYAN TALÁLTÁK FEL AZ ANTIBIOTUMOKAT

Van egy pozitív oldala is annak, hogy a gombák erős mérgeket termelhetnek. Ezen mérgek némelyike hatékony fegyver közös ellenségeink ellen. Például mikrobák.

A 160 ezer gombafaj közül, amelyek teste összetett kémiai vegyületeket tartalmaz, a tudomány mindössze 20-at tudott megfejteni és reprodukálni, és ezek között a legfontosabb gyógyszerek közül is több került elő.

Megvan az oka annak, hogy a gombák gyógyszereket termelnek. Mindig a legrosszabb helyeken nőnek, nedvesen, melegen, olyan helyeken, amelyek "mikrobák és vírusok gyárai". A legtöbb növény nem véd ezekkel a tényezőkkel szemben, de a gombák ellenállnak. A vörös kínai gombában találták meg a jól ismert Lipitor gyógyszert, amely egyike a kevés ismert megoldásnak a koleszterin és a cukorbetegség problémáira. Az enoki és a shiitake gomba pedig szerepel a japán rákos betegek gyógyszerkosárában. - Elinor Shavit, mikroológus.

Sajnos a gombaellenes gyógyszerek választéka folyamatosan csökken. Ennek oka a fás erdők pusztulása, különösen az Amazonas-medencében.

Más életformákkal együtt a gombákat is elpusztítjuk. Fajtáik száma folyamatosan csökken, és ez pusztán önző okokból aggaszt. A világ egy lenyűgöző ajándékot mutatott be - egy hatalmas természetes laboratóriumot a gyógyszerek gyártására. A penicillintől a rák, AIDS, influenza és szenilis betegségek elleni gyógyszerekig. Az ókori egyiptomiak okkal nevezték a gombát „a halál istenének”. Ma folyamatosan tönkretesszük ezt a laboratóriumot… - Paul Stemets, mikológus.

Stemets a fomitopsis gombáról beszél. Az 1965-ben felfedezett gomba hatékony gyógyszernek bizonyult a tuberkulózis ellen, és ma már csak öt helyen terem az Egyesült Államokban. Európában ez a gomba már teljesen eltűnt.

Szakemberek csoportjával tucatszor jártunk az erdőkbe, és próbáltunk több hasonló gombát találni. Hosszas erőfeszítés után végre találtunk egy mintát, amelyet sikerült a laboratóriumban termesztenünk. Ki tudja, hány embert ment meg ez a gomba a jövőben. - Paul Stemets, mikológus.

Stemets tavaly csatlakozott az Egyesült Államok Védelmi Minisztériumának biológiai védelmi programjához, és 300 ritka gombafaj felkutatásában és megőrzésében segített.

Csináltunk egy kísérletet: összegyűjtöttünk négy kupac szemetet. Az egyiket kontrollként használtuk; a másik kettőbe kémiai és biológiai anyagokat adtunk, amelyek lebontják a hulladékot; ez utóbbiak fölé gombaspórákat permeteztek. Két hónappal később visszatérve találtunk három sötét bűzös kupacot és egy világosat, több száz kilogramm gombával benőtt… A mérgező anyagok egy része szervesvé alakult. A gombák vonzották a rovarokat, tojásokat raktak, amiből hernyók keltek ki, majd megjelentek a madarak - és ez az egész kupac élettel teli zöld dombgá változott. Amikor megpróbáltuk ugyanezt megtenni a szennyezett folyókban, észrevettük a mérgektől való megtisztulás folyamatát. Íme, mit érdemes felfedezni! Talán minden környezetszennyezési problémánkat meg lehet oldani a megfelelő gombákkal. - Paul Stemets, mikológus.

HOL VAN AZ AGY?

„Az egyik becslés szerint hasonló módon működik a gombáknál” – mondja Toshiyuki. „Tisztán biológiai szempontból minden pókháló külön-külön kap kémiai jeleket arról, hogy merre menjen és mit kerüljön el. Ezeknek a jeleknek az összege egyfajta döntési rendszert hoz létre. Más szóval, a gomba intelligenciája a hálózatában van. Ha ehhez hozzáadjuk az evolúció több millió évét a legnehezebb körülmények között, megsokszorozva több százezer különböző fajjal, akkor kapunk valamit, aminek amúgy is elég okosnak kell lennie.”

- És ez a te magyarázatod arra, hogy mi történik?

- Ez a kezdet.