[показать]
В году 2000 профессор Тошиюки Накагаки (Toshiyuki Nakagaki), биолог и физик из университета Хоккайдо (Япония), взял крошечный кусочек жёлтого плесневого гриба и положил его у входа в небольшой лабиринт. Это была 30-ти сантиметровая копия лабиринта, применяющегося обычно для проверки интеллекта и памяти мышей. В другом конце лабиринта он поместил кубик сахара.
[показать]
Обычно грибы растут вокруг круглой и симметричной сети паутинок, но желтоватый грибок Physarum polycephalum, растущий в природных условиях на листьях и камнях, повёл себя совершенно иначе. Он как будто издалека почувствовал запах сахара и начал посылать на его поиски свои ростки. Паутинки гриба раздваивались на каждом перекрёстке лабиринта, и те из них, кто попадал в тупик, разворачивались и начинали искать пути в других направлениях. В течение нескольких часов грибные паутинки заполнили проходы лабиринта, и к концу того же дня одна из них нашла, наконец, дорогу к сахару.
[показать]
После этого Тошиюки и группа его исследователей взяли маленький кусочек паутинки гриба, участвовавшей в первом опыте, положили его у входа точной и пустой копии того же лабиринта, также с кубиком сахара на другом его конце. Вряд ли кто мог предсказать то, что произошло дальше. В первое же мгновение паутинка разветвилась на две: один тонкий и точный отросток проложил свой путь прямо к сахару без единого лишнего поворота. Второй отросток паутинки вскарабкался на стену лабиринта и пересёк лабиринт по прямой линии, по потолку, прямо к цели. Грибная паутинка не только запомнила дорогу, но и изменила правила игры. Опыт повторяли снова и снова и с разными лабиринтами. В одном из опытов учёные положили два кубика сахара – по одному у каждого из двух выходов из лабиринта. Паутине хватило одного опыта, чтобы узнать, на каком перекрёстке разветвиться и кратчайшим путём добраться до сахарных кубиков.
«Я впервые подумал об этом опыте в тот момент, когда мысленно осмелился сопротивляться естественной склонности относиться к этим созданиям как к растениям,» – сказал Тошиюки в своём телефонном интервью изданию «Мосаф калкалист», – «После того, как ты занимаешься исследованиями грибов в течение нескольких лет, начинаешь обращать внимание на две вещи. Первое это то, что грибы ближе к животному миру, чем это кажется. Второе, что их поведение иногда выглядит как результат сознательного решения, а не как проявление просто инстинкта. Я подумал, что грибам стоит дать возможность попробовать решить загадки, чтобы лучше понять что происходит.»
Это исследование удостоилось резонанса в мировом масштабе, было опубликовано в самом известном в мире научном журнале Nature («Природа»), а его участники даже удостоились приза Игнобель – «за исследования, которые сначала заставляют смеяться, а потом — задуматься» – за 2008 год. В прошлом году Тошиюки вторично удостоился приза Игнобель, на этот раз за исследование, обнаружившее, что грибы могут планировать транспортные маршруты не хуже инженеров-профессионалов, но намного быстрее последних. Тошиюки взял карту Японии и поместил кусочки пищи в местах, соответствующих большим городам страны. Грибы он положил «на Токио» и подождал 23 часа – время, необходимое грибам, чтобы построить линейную сеть паутинок ко всем кусочкам пищи. В результате получилась почти точная копия железнодорожной сети вокруг Токио. «Надо понимать, что это не так уж сложно — соединить несколько десятков точек; а вот соединить их эффективно и наиболее экономно – это уже совсем не просто,» – хвалит грибы Тошиюки. Когда провели подобные эксперименты на картах Англии и Испании, то получили точные модели сетей шоссейных дорог, существующих в этих странах, включая, в некоторых случаях, расширения и изменения, сделанные в последнее время из-за неоптимального изначального планирования. В эти дни в университете Хоккайдо пробуют перенести эту удивительную способность гриба на компьютерную модель. «Я верю, что то, что мы изучаем сейчас, поможет в будущем не только понять, как строить инфраструктуру с улучшенную архитектурой, но и как строить более эффективные и быстрые информационные сети,» – говорит Тошиюки.
Большая загадка природы.
Что ошеломляет в желтоватом грибке Тошиюки, так это то, что он никоим образом не является чем-то исключительным. На Земле, по оценкам, существуют около 160 тысяч штаммов грибов, большинство из которых обладают не менее впечатляющими способностями.
[показать]
Три года назад в заброшенном городе (имеется ввиду один из населённых пунктов, покинутых жителями после чернобыльской катастрофы – прим. переводчика) на Украине был найден новый штамм грибов, питающийся продуктами радиоактивного излучения и, заодно, очищающий воздух около себя. Эти грибы были найдены на разрушенной стене в центре атомной установки, которая перестала использоваться после чернобыльской катастрофы и в течение многих лет создавала излучение, уничтожающее всё живое в радиусе несколько километров. Грибы были обнаружены с помощью робота, оснащенного дозиметрическими приборами и камерой, который был послан с безопасного расстояния, чтобы проверить состояние установки.» Никто даже не подозревал, что такое возможно,» – утверждали исследователи из колледжа им. Альберта Эйнштейна. В последние недели этот гриб «проложил себе дорогу» в Японию, где проверяют возможность его использования для очистки от радиоактивного заражения, случившегося после последнего цунами.
[показать]
На прошлой неделе агентство CNN сообщило, что двое студентов-биологов из Йельского университета, исследуя с научной целью леса в окрестностях Амазонки, нашли штамм грибка Pestalotiopsis microspora, способного разлагать пластик. Это обнаружилось, когда пропала одна из чашек Петри, в которых выращивали эти грибки. Оказалось, что грибок полностью съел чашку, от которой не осталось даже следа. Профессор Скот А. Стробл, руководивший исследовательской группой, сказал, что это первый случай в истории, когда найдено живое создание, способное с такой быстротой разлагать пластик. «До сих пор ни наша наука, ни технология не способны на это,» – сказал Стробл, — «Загрязнение пластиком является одной из самых больших технических проблем. Этот грибок – наша огромная надежда.»
[показать]
Немногим более двух недель тому назад в «Нью-Йорк Таймс» было опубликовано сообщение о том, что исследователям из Американского Института Биоэнергии удалось с помощью генетических изменений добиться того, чтобы штамм грибов быстрее переваривал природный сахар — ксилозу. Значение открытия (если только в лаборатории смогут повторить успех) заключается в создании нового способа, который в несколько раз быстрее и дешевле известных до этого, для производства чистого биологического топлива. Другие найденные недавно грибки являются многообещающими в плане лечения онкологических заболеваний.
Последние исследования, а также многие сотни более ранних вызывают у нас, людей, странное и необычное чувство неуверенности. Как может такой примитивный организм, как грибок, не имеющий мозга и ограниченный в передвижении, творить чудеса, для которых современная наука не имеет решений? И почему именно он, из всех других растений и живых организмов, делает это снова и снова?
Эта статья могла бы послужить уроком скромности, преподносимым одним из самых сложных существ в природе. С незапамятных времён оно делит с нами земной шар, развивалось параллельно с другими живыми организмами в течение миллионов лет: оказывается, оно достигло не меньшего, и мы только в последние годы начинаем понимать это.
Но чтобы попытаться понять его мир, надо сначала кое-что пояснить. Шиитаке, портобелло и шампиньон – это не только названия съедобных грибов. Каждый из них, в отдельности, это живой организм, представляющий собой сеть из миллионов тончайших и удивительно длинных паутинок, находящихся под землёй. Выглядывающие из земли грибы – это только «кончики пальцев» этих паутинок, «инструменты», с помощью которых организм распространяет свои семена. В каждом таком «пальце» прячутся, чаще всего под шляпкой гриба, сотни чёрных или белых пластинок. Каждая из них содержит тысячи спор. Когда часть из этих спор (разносимых ветром или с помётом животных), попадает на землю, они прорастают и создают новые сети паутинок. Если условия окажутся благоприятными, то и эти сети, в свою очередь, сами выпустят наружу грибы.
[показать]
Шиитаке.
Это существо, как и мы, дышит кислородом, но не может передвигаться по земле, хотя его паутинки способны под землёй протянуться на огромные расстояния. Оно так необычно с биологической точки зрения, что и религиозные учёные и современные исследователи единогласны в том, что его надо было бы выделить в специальное «царство грибов», отделив таким образом и от животных и от растений. Над его репродуктивными органами, форма которых своеобразна, а ткань подобна мясу, верующим евреям до сих пор положено произносить благословление «шеаколь… » – благословение, предназначенное для пищи животного происхождения, но никогда – для продуктов собранных с почвы.
[показать]
Портобелло.
А что мы действительно знаем об этой форме жизни? «Очень мало, а то, что знаем – нам очень трудно усвоить,» – говорит журналу «Мосаф калкалист» Майкл Поллан, авторитетный журналист «Нью-Йорк Таймс», пишущий на тему питания, и автор шести бестселлеров, среди которых «Дилемма изобилия» и «Ботаника желаний». В рамках длительного расследования, предпринятого им во время работы над книгой «Дилемма изобилия», Поллан месяцами знакомился с миром грибов и разговаривал с десятками его исследователей, называемых микологами, в Соединённых Штатах.»
[показать]
Шампиньон.
Даже самые крутые профессионалы не знают, что побуждает мицелий (грибницу – подземную систему паутинок) в определённый момент выпустить грибы на поверхность земли; почему один гриб растёт в сторону одного дерева, а другой – в сторону другого; и почему одни из них вырабатывают смертельные яды, а другие – вкусны и головокружительно ароматны,» – говорит он. «В некоторых случаях мы даже не можем предсказать временной график их развития. Грибы могут появиться через три года, а могут и через 30 лет после того, как их спора нашла подходящее дерево. Другими словами, мы не знаем о грибах даже самых основных вещей.»
Королева мёртвых.
[показать]
«Нам трудно понять грибы из-за их анатомического строения,» – объясняет авторитетный миколог доктор Сгула Моцпи из института биотехнологии в Галилее. «Когда вы берёте в руку помидор, вы держите в руке весь помидор, как он есть. Но вы не можете сорвать гриб и исследовать его структуру. Гриб – всего лишь плод большого и сложного организма, а сеть паутинок слишком тонка, чтобы её можно было очистить от земли, не повредив.»
«Ещё одна проблема заключается в том, что большинство лесных грибов невозможно одомашнить и очень трудно выращивать, как для исследования, так и в промышленных целях,» – говорит Поллан. «Они выбирают определённые подстилку и деревья, помогающие им расти, и выбирают когда прорастать. Часто это очень старые деревья, которые невозможно перенести на другое место. И даже если мы посадим в лесу сотни подходящих деревьев и распылим по земле миллиарды спор, то не будет никакой гарантии на получение грибов. По крайней мере, в приемлемое время.»
Системы питания, роста, размножения и производства энергии у грибов совершенно другие, чем у животных. «У них нет хлорофилла, и поэтому, в отличие от растений, они не используют напрямую энергию солнца,» – объясняет Поллан. «Подобно животным, они переваривают пищу; при этом они или используют мёртвые органические останки или подсоединяются к корням живых растений. Например, шампиньоны, шиитаке и портобелло растут на подстилке из завядших растений. Однако их способ питание отличается от такового у животных, так как они переваривают пищу вне своих тел: грибы выделяют энзимы (ферменты), которые разлагают органическое вещество на его составляющие, а потом впитывают эти молекулы.»
«Это свойство сделало грибы важными и незаменимыми для всего живого в мире,» – пишет Поллан в своей книге, — «если почва – это желудок земного шара, то грибы – его пищеварительные соки. Без их способности разлагать и перерабатывать органические вещества, земля давно бы задохнулась. Мертвая материя бесконечно бы накапливалась, углеродный цикл прервался, и всё живое осталось бы без пищи. В своих исследованиях мы фокусируемся на жизни и росте, но в природе не менее важны смерть и распад, и грибы являются бесспорными правителями этого царства. Поэтому, кстати, их так много на кладбищах.»
Навозник серый.
«Но самая большая тайна – это огромная энергия грибов.» – говорит Поллан, — «Есть грибы, способные взломать асфальт, светиться в темноте, переработать за ночь целую кучу нефтехимических отходов и превратить её в съедобный и питательный продукт. Гриб Coprinopsis atramentaria (навозник серый) способен за несколько часов вырастить плодовое тело и после этого, за один день, превратиться в лужу чёрных чернил. А псилоцибиновые (галлюциногенные) грибы могут влиять на сознание людей. Есть ядовитые грибы, способные убить слона. И парадокс в том, что все они содержат крошечное количество калорий, с помощью которых исследователи обычно измеряют энергию. Наш способ измерения энергии, по-видимому, в данном случае не подходит. Калории характеризуют солнечную энергию, хранящуюся в растениях. Но грибы слабо связаны с солнцем. Они прорастают ночью и вянут днём, и их энергия — это что-то совсем другое.»
Интернет под землёй.
Когда Поллан описывал большую важность грибов для существования жизни, он не утрировал. Возможно, он даже приуменьшил их значение. «На мой взгляд, паутинки грибницы – это одно из величайших изобретений природы, » – говорит для «Мусаф калкалист» миколог Пол Стемец, считающийся «высшей инстанцией» в области исследования грибов, имеющий десятки патентов на лекарства, производящиеся на основе грибов, и написавший шесть новаторских книг в этой области. «Грибница – это сложная инфраструктура, на которой располагаются все растения в мире. В десяти кубических сантиметрах почвы можно найти восемь километров её паутинок. Ступня человека покрывает около полумиллиона километров тесно расположенных паутинок.»
Что происходит в этих паутинках?
«В начале девяностых годов впервые возникла идея о том, что сеть этих паутинок не только передаёт питание и химические вещества, но и является умной и самообучающейся сетью связи. Внимательно рассматривая даже небольшие участки этой сети, учёные сразу же распознают знакомую структуру. Когда иногда в рекламе приводят графическое изображение серверов интернета, они выглядят точно так же. Сеть невообразимо ветвится, и если одна из ветвей выходит из строя, то она быстро заменяется обходными путями. Её узлы, находящиеся в стратегических районах (инженеры-специалисты по интернету возможно назвали бы их «горячими точками»), лучше снабжаются питанием за счёт менее активных мест, и укрупняются.»
«У этих паутинок есть примитивная чувствительность,» – продолжает Стемец, — «И каждая паутинка может передать информацию всей сети. Когда в какое-то место выбрасывается большое количество органического мусора, то мы видим изменения в грибах, растущих совсем в другой части этой сети. И подобно интернету, нет никакого «центрального сервера». Каждая паутинка самостоятельна, и собираемая ею информация может передаваться в сеть по всем направлениям. Это наводит на удивительную мысль о том, что базовая модель интернета существовала во все времена, с ранних дней земного шара, только пряталась она в земле. Кстати, сама сеть может расти, похоже, до бесконечности. Недавно в штате Мичиган была найдена грибница, которая разрослась под землёй на площади в девять квадратных километров. По оценкам, её возраст около 2000 лет.»
Когда сеть решает вырастить грибы?
«Это вопрос вопросов. Иногда причиной является опасность для будущего сети. Если, например, лес, питающий сеть, сгорает, грибница прекращает получать сахары от древесных корней. Тогда она начинает проращивать грибы на самых отдалённых концах сети, чтобы они распространяли грибные споры, «освободили» её гены и дали им возможность найти новое место. Так появилось выражение «грибы после дождя». Дело в том, что дождь вымывает из земли органическую гниль и, в сущности, лишает сеть источника её питания — тогда сеть и посылает «спасательные отряды» со спорами на поиски нового пристанища.»
Кошмар для насекомых.
«Поиск нового дома» – это ещё одно, что отличает грибы от царства животных и растений. Есть грибы, которые имеют окраску, необычный вид и распространяют свои споры подобно тому, как фрукты распространяют свои семена. Другие вырабатывают феромоны, летучие половые гормоны, которые побуждают живых существ навязчиво их жаждать. Собиратели редких белых трюфелей, например, иногда используют свиней в период охоты, так как запах трюфелей похож на запах альфа-кабана.
[показать]
Трюфель.
Однако существуют и намного более сложные и жестокие способы. Несколько лет тому назад было обнаружено, что западноафриканские муравьи вида Megaloponera foetens склонны, один раз в год, по неясной причине, взбираться на высокие деревья, и с такой силой вонзать свои челюсти в ствол, что после этого погибают во множестве от того, что так и не смогли освободиться. Это был первый случай, свидетельствующий о массовом природном самоубийстве муравьёв без видимой причины. С помощью видеосъёмки этих муравьёв – на YouTube можно найти немалое число этих страшненьких клипов – была выяснена причина массового самоубийства. Муравьи не совершали этого по своему желанию. Они были посланы на смерть.
[показать]
Оказалось, что мельчайшим летающим в воздухе спорам гриба