Seenemaailma saladused: ämbliku aju kui inimese analoog

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

2000. aastal võttis Jaapani Hokkaido ülikooli bioloog ja füüsik professor Toshiyuki Nakagaki kollasest hallitusest proovi ja asetas selle labürinti sissepääsu juurde, mida kasutatakse hiirte intelligentsuse ja mälu testimiseks. Labürindi teise otsa asetas ta suhkrukuubiku. Seene ei leidnud mitte ainult teed suhkru juurde, vaid kasutas selleks ka lühimat teed.

Mida seened mõtlevad?

Physarum polycephalum lõhnas suhkru järele ja hakkas oma idusid seda otsima. Seene ämblikuvõrgud hargnesid rägastiku igal ristumiskohal ning ummikusse sattunud pöördusid ümber ja hakkasid teistesse suundadesse vaatama. Mitu tundi täitsid seenevõrgud labürindi käike ja päeva lõpuks leidis üks neist tee suhkru juurde.

Pärast seda võtsid Toshiyuki ja tema teadlaste meeskond tüki esimeses katses osalenud seene ämblikuvõrgust ja asetasid selle sama labürindi koopia sissepääsu juurde, samuti suhkrukuubikuga selle teises otsas. Juhtunu hämmastas kõiki. Esimesel silmapilgul hargnes ämblikuvõrk kaheks: üks võrs tegi suhkru juurde, ilma ühegi lisapöördeta, teine ronis mööda labürindi seina ja ületas selle otse, mööda lage, otse väravasse. Seeneveeb mitte ainult ei mäletanud teed, vaid muutis ka mängureegleid.

Julgesin vastu panna kalduvusele kohelda neid olendeid nagu taimi. Mitu aastat seeneuuringuid tehes hakkab silma kaks asja. Esiteks on seened loomariigile lähemal, kui tundub. Teiseks näib nende tegevus mõnikord olevat tahtliku otsuse tulemus. Arvasin, et seentele tuleks anda võimalus proovida mõistatusi lahendada.

Toshiyuki edasised uuringud näitasid, et seened suudavad planeerida transpordimarsruute sama hästi ja palju kiiremini kui professionaalsed insenerid. Toshiyuki võttis Jaapani kaardi ja asetas toidutükid kohtadesse, mis vastavad riigi suurematele linnadele. Ta pani seened "Tokyosse". 23 tunni pärast ehitasid nad kõikidele toidutükkidele lineaarse ämblikuvõrkude võrgu. Tulemuseks on peaaegu täpne koopia Tokyot ümbritsevast raudteevõrgust.

Mitmekümne punkti ühendamine pole nii keeruline; kuid nende tõhus ja ökonoomne ühendamine pole sugugi lihtne. Usun, et meie uuringud ei aita meil mitte ainult mõista, kuidas parandada infrastruktuuri, vaid ka kuidas ehitada tõhusamaid infovõrke.

MÕISTATUS TEISE OLENDI KOHTA

Konservatiivsete hinnangute kohaselt on Maal umbes 160 tuhat seenetüve, millest enamikul on muljetavaldavad võimed.

Näiteks Tšernobõlis avastati seen, mis toitub radioaktiivsetest saadustest ja samal ajal puhastab enda ümber olevat õhku. See seen leiti hävinud tuumaelektrijaama seinalt, mis veel aastaid pärast katastroofi tekitas kiirgust, mis hävitab mitme kilomeetri raadiuses kogu elu.

Kaks Yale'i ülikooli bioloogiatudengit leidsid Amazonase metsa uurides seen Pestalotiopsis microspora, mis võib plasti lagundada. See võime avastati, kui seen sõi Petri tassi, milles seda kasvatati.

Siiani pole ei meie teadus ega tehnoloogia selleks võimelised. Plastireostus on üks suurimaid tehnoloogilisi probleeme. Täna on meil sellele seenele suured lootused. - Professor Scott A. Strobl.

Ameerika Bioenergeetika Instituudi geneetikutel õnnestus panna seene tüvi looduslikku suhkrut ksüloosi kiiremini seedima. Selle avastuse potentsiaalne tähtsus seisneb uue, odava ja kiire mooduse loomises puhaste biokütuste tootmiseks.

Näib, kuidas "primitiivne" organism ilma ajuta ja piiratud liikumisvõimega teeb imesid, mida teadus ei kontrolli?

Seenemaailma mõistmiseks tuleb esmalt midagi selgeks teha. Shiitake, portobello ja šampinjon ei ole ainult söögiseente nimetused. Igaüks neist on elusorganism, mis esindab miljonite kõige õhemate ämblikuvõrkude võrgustikku maa all. Maa seest välja piiluvad seened on vaid nende ämblikuvõrkude "näpuotsad", "tööriistad", millega keha oma seemneid laiali ajab. Iga selline "sõrm" sisaldab tuhandeid eoseid. Neid kannab tuul ja loomad. Kui eosed maasse langevad, loovad nad uusi võrke ja idanevad koos uute seentega.

See olend hingab hapnikku. See on bioloogilisest vaatepunktist nii ebatavaline, et kuulub oma kuningriiki, eraldatuna nii loomadest kui taimedest.

Aga mida me selle eluvormi kohta tegelikult teame?

Me ei tea, mis sunnib maa-alust ämblikuvõrkude süsteemi teatud hetkel seeni maa pinnale laskma; miks üks seen kasvab ühe puu poole ja teine teise poole; ja miks mõned neist toodavad surmavaid mürke, teised aga on maitsvad, tervislikud ja lõhnavad. Mõnel juhul ei saa me isegi ennustada nende arengu ajakava. Seened võivad ilmuda kolme aasta pärast või isegi 30 aasta pärast pärast seda, kui nende eos on leidnud sobiva puu. Teisisõnu, me ei tea seente kohta isegi kõige elementaarsemaid asju. - Michael Pollan, teadlane.

SURNUTE KUNINGANNA

Meil on seeni raske mõista nende anatoomilise struktuuri tõttu. Kui võtad tomati pihku, hoiad tervet tomatit käes sellisena, nagu see on. Kuid te ei saa seeni kitkuda ja selle struktuuri uurida. Seen on lihtsalt suure ja keeruka organismi vili. Ämblikuvõrkude võrk on liiga õhuke, et seda pinnasest puhastada ilma seda kahjustamata. - Sgula Motspi, mikrobioloog.

Probleemiks on ka see, et enamikku metsaseeni ei ole võimalik kodustada ja neid on väga raske kasvatada nii teadustööks kui ka tööstuslikuks otstarbeks.

Nad valivad ainult teatud pesakonna, ise otsustavad, millal idandada. Sageli langeb nende valik vanadele puudele, mida ei saa teise kohta üle kanda. Ja isegi kui istutame metsa sadu sobivaid puid ja pritsime maapinnale miljardeid eoseid, pole mingit garantiid, et saame seened mõistlikul ajal kätte. - Michael Pollan, teadlane.

Seente toitumis-, kasvu-, paljunemis- ja energiatootmissüsteemid on täiesti erinevad loomade omadest. Neis ei ole klorofülli ja seetõttu ei kasuta nad erinevalt taimedest otseselt päikeseenergiat. Närtsinud taimede pesakonnal kasvavad näiteks šampinjonid, shiitake ja portobello.

Nagu loomad, seedivad seened toitu, kuid erinevalt neist seedivad nad toitu väljaspool oma keha: seened eritavad ensüüme, mis lagundavad orgaanilise aine selle komponentideks ja seejärel neelavad need molekulid.

Kui muld on maakera magu, siis seened on selle seedemahlad. Ilma nende võimeta orgaanilist ainet lagundada ja töödelda oleks maakera juba ammu lämbunud. Surnud ainet koguneks lõputult, süsinikuringe katkeks ja kõik elusolendid jääksid toiduta.

Keskendume oma uurimistöös elule ja kasvule, kuid looduses on surm ja lagunemine võrdselt olulised. Seened on surma kuningriigi vaieldamatud valitsejad. Seetõttu on neid muide kalmistutel niigi palju. Kuid suurim saladus on seente tohutu energia. On seeni, mis võivad asfalti lõhestada, pimedas helendavad, terve hunniku naftakeemiajäätmeid üleöö töödelda ja neist söödavaks ja toitvaks tooteks muuta. Coprinopsis atramentaria seen suudab mõne tunniga kasvatada viljakeha ja seejärel muutuda ühe päevaga musta tindi lompiks.

Hallutsinogeensed seened muudavad inimeste meelt. On mürgiseid seeni, mis võivad elevandi tappa. Ja paradoks on see, et need kõik sisaldavad väikeses koguses kaloreid, mida teadlased tavaliselt energia mõõtmiseks kasutavad. Tundub, et meie energia mõõtmise viis ei sobi siia. Kalorid iseloomustavad taimedes salvestunud päikeseenergiat. Kuid seened on päikesega nõrgalt seotud. Nad idanevad öösel ja närbuvad päeval. Nende energia on midagi täiesti erinevat.

- Michael Pollan, teadlane.

INTERNET MAA ALL

Mütseel on keeruline infrastruktuur, millel asuvad kõik maailma taimed. Kümnes kuupsentimeetrises pinnases võib leida kaheksa kilomeetrit selle ämblikuvõrke. Inimese jalg katab umbes pool miljonit kilomeetrit tihedalt asetsevaid ämblikuvõrke. - Paul Stemets, mükoloog.

Mis nendes võrkudes toimub?

1990. aastate alguses tekkis esmakordselt idee, et nende ämblikuvõrkude võrk ei edasta mitte ainult toitu ja kemikaale, vaid oli ka intelligentne ja iseõppiv suhtlusvõrgustik. Vaadates isegi väikseid selle võrgu lõike, on tuttavat struktuuri lihtne ära tunda. Interneti graafilised pildid näevad välja täpselt samasugused. Võrk hargneb ja kui üks harudest ebaõnnestub, asendatakse see kiiresti lahendustega. Selle strateegilistes piirkondades asuvad sõlmed on vähem aktiivsete kohtade tõttu paremini varustatud ja neid suurendatakse. Nendel võrkudel on tundlikkus. Ja iga veeb võib edastada teavet kogu võrgule.

Ja "keskserverit" pole. Iga veeb on sõltumatu ja selle kogutud teavet saab võrku edastada igas suunas. Seega on Interneti põhimudel kogu aeg olemas olnud, ainult et see oli maa sees peidus. - Paul Stemec, mükoloog

Võrgustik ise näib olevat võimeline lõputult kasvama. Näiteks Michigani osariigist leiti seeneniidistik, mis on kasvanud maa all üheksa ruutkilomeetri suurusel alal. Arvatakse, et see on umbes 2000 aastat vana.

Millal võrgustik otsustab seeni kasvatada?

Mõnikord on põhjuseks oht võrgu tulevikule. Kui võrku toitev mets läbi põleb, lakkab seeneniidistik puujuurtest suhkruid vastu võtma. Seejärel idaneb ta seened kõige kaugemates otstes, nii et need levitavad seente eoseid, "vabastavad" tema geenid ja annavad neile võimaluse leida uus koht. Nii tekkis väljend "seened pärast vihma". Vihm uhub maapinnalt minema orgaanilise mädaniku ja sisuliselt jätab võrgu ilma jõuallikast – siis saadab võrk vaidlustega "päästemeeskonnad" uut pelgupaika otsima.

PUUTUKATE ÕUNÄNNE

"Uue kodu leidmine" on teine asi, mis eristab seeni looma- ja taimeriigist. On seeni, mis levitavad eoseid täpselt nii, nagu viljad levitavad seemneid. Teised toodavad feromoone, mis panevad elusolendid neid sunniviisiliselt ihkama. Valge trühvli korjajad kasutavad seda sigade otsimiseks, kuna nende seente lõhn sarnaneb alfakulti omaga.

Seente levitamiseks on aga keerulisemaid ja julmemaid viise. Lääne-Aafrika sipelgate liigi Megaloponera foetens vaatlus näitas, et nad ronivad igal aastal kõrgete puude otsa ja torkavad lõuad tüvesse sellise jõuga, et pärast seda ei suuda nad end vabastada ja surra. Varem polnud sipelgate massilisi enesetapu juhtumeid.

Selgus, et putukad tegutsevad vastu tahtmist ja keegi teine saadab nad surma. Põhjuseks on הטומנטלה seene väikseimad eosed, mis mõnikord suudavad sattuda sipelgate suhu. Kui eos on putuka peas, saadab see tema ajju kemikaale. Pärast seda hakkab sipelgas lähima puu otsa ronima ja pistab lõuad selle koore sisse. Siin, justkui õudusunenäost ärgates, hakkab ta end vabastama ja lõpuks kurnatuna sureb. Umbes kahe nädala pärast tärkavad tema peast seened הטומנטלה.

Kamerunis võib puudel näha sadu sipelgate kehadest kasvamas seeni. Seente jaoks on see võim aju üle paljunemisvahend: nad kasutavad puu otsa ronimiseks sipelga jalgu ja kõrgus aitab nende eostel tuulega levida; nii nad leiavad endale uued kodud ja…. uued sipelgad.

Tai "zombiseen" Ophiocordyceps unilateralis julgustab sellest toituvaid sipelgaid teatud taimede lehtedele ronima. Vahemaa, mille nakatunud sipelgad selleks läbivad, on palju suurem kui nende tavaelus ja seetõttu surevad lehtedeni jõudnud putukad väsimuse ja nälga ning kahe nädala pärast tärkavad nende kehast seened.

Need olendid on ehk kõige hämmastavamad, mida ma näinud olen. Usume, et nad toodavad LSD-laadseid kemikaale, kuid me pole veel kohanud ravimeid, mis kutsuksid esile kellegi huvides käitumist. - Professor David Hughes.

Hughes avastas seened, mis kontrollivad ämblike, täide ja kärbeste aju.

See ei ole juhus, looduslik valik ega mõne muu protsessi kõrvalsaadused. Need putukad saadetakse vastu tahtmist sinna, kus nad olema ei peaks, aga seened meeldivad. Kui kandsime nakatunud sipelgad teistele lehtedele, siis seened lihtsalt ei idanenud. - Professor David Hughes

KUIDAS ANTIBIOOTIKUD LEIUTATATI

Sellel, et seened võivad tekitada tugevaid mürke, on ka positiivne külg. Mõned neist mürkidest on tõhusad relvad meie ühiste vaenlaste vastu. Näiteks mikroobid.

160 tuhandest seeneliigist, mille kehad sisaldavad keerulisi keemilisi ühendeid, suutis teadus dešifreerida ja paljundada vaid 20 ning nende hulgast leiti mitu kõige olulisemat ravimit.

On põhjust, miks seened toodavad ravimeid. Nad kasvavad alati kõige halvemates kohtades, niisketes, kuumades kohtades, mis on "mikroobide ja viiruste tehased". Enamikul taimedel puudub nende tegurite vastu kaitse, kuid seened peavad vastu. Punasest Hiina seenest leiti tuntud ravim Lipitor, mis on üks väheseid teadaolevaid lahendusi kolesterooli ja diabeedi probleemidele. Ja enoki ja shiitake seened kuuluvad Jaapani vähihaigete ravimite ostukorvi. - Elinor Shavit, mikroloog.

Paraku kahaneb seeneravimite valik pidevalt. Põhjuseks on puitmetsade hävimine, eriti Amazonase vesikonnas.

Koos teiste eluvormidega hävitame ka seeni. Nende sortide arv väheneb pidevalt ja see teeb mulle puht isekatel põhjustel muret. Maailm on esitanud vapustava kingituse - tohutu loodusliku labori ravimite valmistamiseks. Alates penitsilliinist kuni vähi, AIDSi, gripi ja seniilsete haiguste ravimiteni. Vanad egiptlased nimetasid seeni põhjusega "surmajumalaks". Täna hävitame järjekindlalt seda laborit … – Paul Stemets, mükoloog.

Stemets räägib fomitopsi seenest. See 1965. aastal avastatud seen on osutunud tõhusaks tuberkuloosivastaseks ravimiks ja tänapäeval kasvab see ainult viies kohas Ameerika Ühendriikides. Euroopas on see seen juba täielikult kadunud.

Koos spetsialistide rühmaga käisime kümneid kordi metsas, püüdes leida veel mitmeid sarnaseid seeni. Peale suurt pingutust leidsime lõpuks ühe proovi, mille õnnestus laboris kasvatada. Kes teab, kui palju inimesi see seen tulevikus päästab. - Paul Stemets, mükoloog.

Stemets liitus eelmisel aastal USA kaitseministeeriumi bioloogilise kaitse programmiga ning aitas kaasa 300 haruldase seeneliigi otsimisele ja kaitsele.

Tegime katse: kogusime kokku neli hunnikut prügi. Ühte kasutasime me kontrollina; kahes teises lisasime jäätmeid lagundavaid keemilisi ja bioloogilisi aineid; viimase peale pritsiti seente eoseid. Kahe kuu pärast naastes leidsime kolm tumedat haisuhunnikut ja ühe heleda, sadade kilogrammide seentega võsastunud… Osa mürgiseid aineid muutus orgaanilisteks. Seened meelitasid ligi putukaid, munesid mune, millest koorusid röövikud ja siis ilmusid linnud - ja kogu see hunnik muutus roheliseks elukünkaks. Kui proovisime sama teha saastunud jõgedes, panime tähele mürkidest puhastamise protsessi. Siin on, mida uurida! Võib-olla saab kõik meie saasteprobleemid õigete seentega lahendada. - Paul Stemets, mükoloog.

KUS ON AJU?

"Ühe hinnangu kohaselt toimib see seente puhul sarnaselt," ütleb Toshiyuki. "Puhtbioloogilisest vaatenurgast saab iga ämblikuvõrk individuaalselt keemilisi signaale selle kohta, kuhu minna ja mida vältida. Nende signaalide summa loob omamoodi otsustussüsteemi. Teisisõnu, seene intelligentsus on tema võrgus. Lisage sellele miljoneid aastaid kestnud evolutsioon kõige raskemates tingimustes, korrutades sadade tuhandete erinevate liikidega, ja saate midagi, mis peaks nagunii piisavalt tark olema.

- Ja see on teie seletus selle kohta, mis toimub?

- See on algus.