Tajomstvo sveta húb: mozog pavúka ako analóg človeka

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

V roku 2000 profesor Toshiyuki Nakagaki, biológ a fyzik z Japonskej univerzity v Hokkaido, odobral vzorku žltej plesne a umiestnil ju ku vchodu do bludiska, ktoré sa používa na testovanie inteligencie a pamäte myší. Na druhý koniec bludiska položil kocku cukru. Huba si nielen našla cestu k cukru, ale využila na to aj najkratšiu cestu.

Čo si myslia huby?

Physarum polycephalum zapáchal ako cukor a začal posielať svoje výhonky, aby ho hľadal. Pavučiny huby sa na každom priesečníku bludiska rozdvojili a tie, ktoré spadli do slepej uličky, sa otočili a začali sa obzerať inými smermi. Na niekoľko hodín zapĺňali labyrintové chodby húbové siete a na konci dňa si jedna z nich našla cestu k cukru.

Potom Toshiyuki a jeho tím výskumníkov vzali kúsok pavučiny huby, ktorá sa zúčastnila prvého experimentu, a vložili ju ku vchodu do kópie toho istého labyrintu, tiež s kockou cukru na druhom konci. To, čo sa stalo, všetkých ohromilo. V prvom momente sa pavučina rozvetvila na dve časti: jeden výhonok si bez jediného otočenia navyše prerazil cestu k cukru, druhý vyliezol na stenu labyrintu a prešiel ho priamo, po strope, priamo k cieľu. Hubárska pavučina si zapamätala nielen cestu, ale zmenila aj pravidlá hry.

Odvážil som sa odolať tendencii zaobchádzať s týmito tvormi ako s rastlinami. Keď robíte výskum húb niekoľko rokov, začnete si všímať dve veci. Po prvé, huby sú bližšie k živočíšnej ríši, ako sa zdá. Po druhé, ich činy sa niekedy zdajú byť výsledkom premysleného rozhodnutia. Myslel som, že huby by mali dostať príležitosť pokúsiť sa vyriešiť hádanky.

Ďalší výskum Toshiyuki zistil, že huby dokážu plánovať aj prepravné trasy a oveľa rýchlejšie ako profesionálni inžinieri. Toshiyuki vzal mapu Japonska a umiestnil kúsky jedla na miesta zodpovedajúce veľkým mestám v krajine. Huby dal „do Tokia“. Po 23 hodinách vytvorili lineárnu sieť pavučín na všetky kúsky jedla. Výsledkom je takmer presná replika železničnej siete v okolí Tokia.

Nie je také ťažké spojiť niekoľko desiatok bodov; ich efektívne a najekonomickejšie prepojenie však nie je vôbec jednoduché. Verím, že náš výskum nám pomôže nielen pochopiť, ako zlepšiť infraštruktúru, ale aj ako vybudovať efektívnejšie informačné siete.

HÁDANKA INEJ BYTOSTI

Podľa konzervatívnych odhadov existuje na Zemi asi 160 tisíc kmeňov húb, z ktorých väčšina má pôsobivé schopnosti.

Napríklad v Černobyle objavili hubu, ktorá sa živí rádioaktívnymi produktmi a zároveň čistí vzduch okolo. Túto hubu našli na stene zničenej jadrovej elektrárne, ktorá ešte dlhé roky po katastrofe naďalej produkovala žiarenie, ktoré ničí všetok život v okruhu niekoľkých kilometrov.

Pri skúmaní amazonského pralesa našli dvaja študenti biológie na Yale University hubu Pestalotiopsis microspora, ktorá dokáže znehodnotiť plast. Táto schopnosť bola objavená, keď huba zjedla Petriho misku, v ktorej bola pestovaná.

Doteraz toho nie je schopná ani naša veda, ani naša technika. Kontaminácia plastmi je jedným z najväčších technologických problémov. Dnes do tejto huby vkladáme veľké nádeje. - Profesor Scott A. Strobl.

Genetikom z Amerického inštitútu pre bioenergiu sa podarilo dosiahnuť, že kmeň húb rýchlejšie trávi prírodný cukor xylózu. Potenciálny význam tohto objavu spočíva vo vytvorení nového, lacného a rýchleho spôsobu výroby čistých biopalív.

Zdalo by sa, ako môže „primitívny“organizmus bez mozgu a s obmedzeným pohybom robiť zázraky, ktoré sú mimo kontroly vedy?

Aby ste sa pokúsili pochopiť svet húb, musíte si najprv niečo ujasniť. Shiitake, portobello a šampiňóny nie sú len názvy jedlých húb. Každý z nich je živým organizmom, ktorý predstavuje sieť miliónov najtenších pavučín pod zemou. Huby vykúkajúce zo zeme sú len „končekmi prstov“týchto pavučín, „nástrojov“, ktorými telo roznáša svoje semienka. Každý takýto „prst“obsahuje tisíce spór. Nesie ich vietor a zvieratá. Keď spóry spadnú do zeme, vytvoria nové siete a vyklíčia nové huby.

Toto stvorenie dýcha kyslík. Z biologického hľadiska je taká nezvyčajná, že patrí do vlastnej ríše, oddelenej od zvierat aj rastlín.

Čo však o tejto forme života skutočne vieme?

Nevieme, čo podnecuje podzemný systém pavučín v určitom momente vypustiť huby na povrch zeme; prečo jedna huba rastie k jednému stromu a druhá k druhému; a prečo niektoré z nich produkujú smrteľné jedy, zatiaľ čo iné sú chutné, zdravé a voňavé. V niektorých prípadoch nedokážeme predpovedať ani časový plán ich vývoja. Huby sa môžu objaviť o tri roky alebo aj 30 rokov po tom, čo ich spóra nájde vhodný strom. Inými slovami, o hubách nevieme ani to najzákladnejšie. - Michael Pollan, výskumník.

KRÁĽOVNÁ Mŕtvych

Hubám ťažko rozumieme kvôli ich anatomickej stavbe. Keď vezmete paradajku do ruky, držíte v ruke celú paradajku tak, ako je. Ale nemôžete odtrhnúť hubu a preskúmať jej štruktúru. Huba je len plodom veľkého a zložitého organizmu. Pavučinová sieť je príliš tenká na to, aby sa dala vyčistiť od pôdy bez toho, aby sa poškodila. - Sgula Motspi, mikrobiológ.

Ďalším problémom je, že väčšina lesných húb sa nedá domestikovať a ich pestovanie je veľmi náročné na výskumné aj priemyselné účely.

Vyberajú si len určitú podstielku, sami rozhodujú o tom, kedy budú klíčiť. Často ich voľba padne na staré stromy, ktoré sa nedajú preniesť na iné miesto. A aj keby sme v lese vysadili stovky vhodných stromov a rozprášili na zem miliardy spór, nie je zaručené, že huby dostaneme v rozumnom čase. - Michael Pollan, výskumník.

Systémy výživy, rastu, rozmnožovania a výroby energie u húb sú úplne odlišné od systémov u zvierat. Nemajú chlorofyl, a preto na rozdiel od rastlín priamo nevyužívajú energiu slnka. Na podstielke zvädnutých rastlín rastú napríklad šampiňóny, šitake a portobello.

Huby podobne ako zvieratá trávia potravu, no na rozdiel od nich trávia potravu mimo tela: huby vylučujú enzýmy, ktoré rozkladajú organickú hmotu na jej zložky a potom tieto molekuly absorbujú.

Ak je pôda žalúdkom zemegule, potom sú huby jej tráviacou šťavou. Bez ich schopnosti rozkladať a spracovávať organickú hmotu by sa zem už dávno zadusila. Mŕtva hmota by sa donekonečna hromadila, kolobeh uhlíka by sa prerušil a všetko živé by zostalo bez jedla.

V našom výskume sa zameriavame na život a rast, no v prírode sú smrť a rozklad rovnako dôležité. Huby sú nespornými vládcami kráľovstva smrti. Preto je ich, mimochodom, na cintorínoch toľko. Ale najväčším tajomstvom je obrovská energia húb. Existujú huby, ktoré dokážu popraskať asfalt, svietiť v tme, cez noc spracovať celú kopu petrochemického odpadu a premeniť ho na jedlý a výživný produkt. Huba Coprinopsis atramentaria dokáže za pár hodín vyrásť plodnicu a potom sa za jeden deň premení na kaluže čierneho atramentu.

Halucinogénne huby menia myslenie ľudí. Existujú jedovaté huby, ktoré môžu zabiť slona. A paradoxom je, že všetky obsahujú malé množstvá kalórií, ktoré výskumníci zvyčajne používajú na meranie energie. Zdá sa, že náš spôsob merania energie sem nesedí. Kalórie charakterizujú slnečnú energiu uloženú v rastlinách. Ale huby sú slabo spojené so slnkom. V noci klíčia a cez deň vädnú. Ich energia je niečo úplne iné.

- Michael Pollan, výskumník.

INTERNET POD ZEMOU

Mycélium je komplexná infraštruktúra, na ktorej sa nachádzajú všetky rastliny na svete. V desiatich kubických centimetroch pôdy nájdete osem kilometrov jeho pavučín. Ľudská noha pokrýva asi pol milióna kilometrov tesne rozmiestnených pavučín. - Paul Stemets, mykológ.

Čo sa deje na týchto weboch?

Začiatkom 90. rokov sa prvýkrát objavila myšlienka, že sieť týchto pavučín prenášala nielen jedlo a chemikálie, ale bola aj inteligentnou a samoučiacou sa komunikačnou sieťou. Pri pohľade aj na malé časti tejto siete je ľahké rozpoznať známu štruktúru. Grafické obrázky internetu vyzerajú úplne rovnako. Sieť sa rozvetvuje a ak jedna z vetiev zlyhá, rýchlo ju nahradia riešenia. Jeho uzly nachádzajúce sa v strategických oblastiach sú vďaka menej aktívnym miestam lepšie zásobené energiou a sú zväčšené. Tieto siete sú citlivé. A každý web môže sprostredkovať informácie celej sieti.

A neexistuje žiadny „centrálny server“. Každý web je nezávislý a informácie, ktoré zhromažďuje, môžu byť prenášané do siete všetkými smermi. Základný model internetu teda existoval vždy, len sa skrýval v zemi. - Paul Stemec, mykológ

Zdá sa, že samotná sieť môže rásť donekonečna. Napríklad v štáte Michigan sa našlo mycélium, ktoré sa rozrástlo pod zemou na ploche deviatich štvorcových kilometrov. Odhaduje sa, že má okolo 2000 rokov.

Kedy sa sieť rozhodne pestovať huby?

Niekedy je dôvodom nebezpečenstvo pre budúcnosť siete. Ak les napájajúci sieť vyhorí, mycélium prestane prijímať cukry z koreňov stromov. Potom vyklíči huby na ich najvzdialenejších koncoch, aby šírili spóry húb, „uvoľnili“jej gény a dali im možnosť nájsť si nové miesto. Takto sa objavil výraz „huby po daždi“. Dážď zmýva zo zeme organickú hnilobu a v podstate zbavuje sieť zdroja energie – vtedy sieť posiela „záchranné tímy“so spormi hľadať nové útočisko.

NOČNÁ MORA PRE HMYZ

„Hľadanie nového domova“je ďalšia vec, ktorá odlišuje huby od živočíšnej a rastlinnej ríše. Existujú huby, ktoré šíria svoje výtrusy rovnako ako ovocie rozširujú semená. Iné produkujú feromóny, ktoré spôsobujú, že živé bytosti po nich nutkavo túžia. Zberači bielych hľuzoviek ju využívajú na hľadanie ošípaných, keďže vôňa týchto húb je podobná vôni alfa kanca.

Existujú však aj zložitejšie a krutejšie spôsoby šírenia plesní. Pozorovanie západoafrických mravcov druhu Megaloponera foetens zaznamenalo, že každý rok vyliezajú na vysoké stromy a čeľusťou sa zapichujú do kmeňa takou silou, že sa potom nedokážu vyslobodiť a zomrieť. Predtým sa nevyskytli žiadne prípady hromadnej samovraždy mravcov.

Ukázalo sa, že hmyz koná proti svojej vôli a niekto iný ho posiela na smrť. Dôvodom sú najmenšie spóry huby הטומנטלה, ktorým sa občas podarí dostať mravcom do úst. Keď sa spóra dostane do hlavy hmyzu, pošle chemikálie do jeho mozgu. Potom mravec začne liezť na najbližší strom a ponorí svoje čeľuste do jeho kôry. Tu, ako keby sa prebudil z nočnej mory, sa začne pokúšať oslobodiť a nakoniec vyčerpaný zomiera. Asi po dvoch týždňoch mu z hlavy vyrašia huby הטומנטלה.

Na stromoch v Kamerune môžete vidieť stovky húb vyrastajúcich z tiel mravcov. Pre huby je táto moc nad mozgom prostriedkom rozmnožovania: nohy mravca využívajú na lezenie na strom a výška napomáha šíreniu ich spór vetrom; tak si nájdu nové domovy a… nové mravce.

Thajská „zombie huba“Ophiocordyceps unilateralis povzbudzuje mravce, ktoré sa ňou živia, aby liezli na listy niektorých rastlín. Vzdialenosť, ktorú na to infikované mravce prejdú, je oveľa väčšia ako vzdialenosti v ich bežnom živote, a preto hmyz po dosiahnutí listov zomrie únavou a hladom a po dvoch týždňoch z ich tela vyrastú huby.

Tieto stvorenia sú možno najúžasnejšie zo všetkých, ktoré som videl. Veríme, že produkujú chemikálie podobné LSD, ale ešte sme sa nestretli s drogami, ktoré vyvolávajú správanie v prospech niekoho iného. - Profesor David Hughes.

Hughes objavil huby, ktoré ovládajú mozgy pavúkov, vší a múch.

Toto nie je náhoda, prirodzený výber alebo vedľajšie produkty iného procesu. Tento hmyz je poslaný proti svojej vôli tam, kde by nemal byť, ale hubám sa páči. Keď sme napadnuté mravce preniesli na iné listy, huby jednoducho nevyklíčili. - Profesor David Hughes

AKO VZNIKLI ANTIBIOTIKÁ

Existuje aj pozitívna stránka toho, že huby môžu produkovať silné jedy. Niektoré z týchto jedov sú účinnými zbraňami proti našim spoločným nepriateľom. Napríklad mikróby.

Zo 160-tisíc druhov húb, ktorých telá obsahujú zložité chemické zlúčeniny, veda dokázala rozlúštiť a reprodukovať len 20 a medzi nimi sa našlo niekoľko najdôležitejších liečiv.

Existuje dôvod, prečo huby produkujú lieky. Rastú vždy na tých najhorších miestach, vlhkých, horúcich, na miestach, ktoré sú „továrne mikróbov a vírusov“. Väčšina rastlín nemá ochranu proti týmto faktorom, ale huby odolávajú. V červenej čínskej hube sa našiel známy liek Lipitor, ktorý je jedným z mála známych riešení problémov cholesterolu a cukrovky. A huby enoki a shiitake sú zahrnuté v košíku liekov, ktoré dostávajú pacienti s rakovinou v Japonsku. - Elinor Shavit, mikrológ.

Bohužiaľ, rozmanitosť hubových liekov neustále klesá. Dôvodom je ničenie drevnatých lesov najmä v povodí Amazonky.

Spolu s inými formami života ničíme aj huby. Počet ich odrôd neustále klesá a to ma znepokojuje z čisto sebeckých dôvodov. Svet predstavil ohromujúci dar – obrovské prírodné laboratórium na výrobu liekov. Od penicilínu po lieky na rakovinu, AIDS, chrípku a starecké choroby. Starovekí Egypťania z nejakého dôvodu nazývali huby „bohom smrti“. Dnes toto laboratórium neustále ničíme… - Paul Stemets, mykológ.

Stemets hovorí o hube fomitopsis. Táto huba, objavená v roku 1965, sa ukázala ako účinný liek na tuberkulózu a dnes rastie iba na piatich miestach v Spojených štátoch. V Európe táto huba už úplne vymizla.

So skupinou špecialistov sme išli desiatky krát do lesov a snažili sme sa nájsť ešte niekoľko podobných húb. Po veľkom úsilí sme konečne našli jednu vzorku, ktorú sa nám podarilo vypestovať v laboratóriu. Ktovie, koľko ľudí táto huba v budúcnosti zachráni. - Paul Stemets, mykológ.

Minulý rok sa Stemets zapojil do programu biologickej obrany amerického ministerstva obrany a pomohol pri hľadaní a ochrane 300 vzácnych druhov húb.

Urobili sme experiment: nazbierali sme štyri kôpky odpadu. Jeden sme použili ako kontrolu; do ďalších dvoch sme pridali chemické a biologické látky, ktoré rozkladajú odpad; na druhý sa nastriekali spóry húb. Pri návrate o dva mesiace sme našli tri tmavé páchnuce haldy a jednu svetlú, obrastenú stovkami kilogramov húb… Niektoré toxické látky sa zmenili na organické. Huby prilákali hmyz, zniesli vajíčka, z ktorých sa vyliahli húsenice a potom sa objavili vtáky – a celá táto kopa sa zmenila na zelený kopec plný života. Keď sme sa pokúsili urobiť to isté v znečistených riekach, zaznamenali sme proces čistenia od jedov. Tu je to, čo môžete preskúmať! Možno všetky naše problémy so znečistením možno vyriešiť správnymi hubami. - Paul Stemets, mykológ.

KDE JE MOZOG?

"Jeden odhad je, že podobným spôsobom to funguje aj v hubách," hovorí Toshiyuki. "Z čisto biologického hľadiska každá pavučina individuálne dostáva chemické signály o tom, kam ísť a čomu sa vyhnúť. Súčet týchto signálov vytvára akýsi systém rozhodovania. Inými slovami, inteligencia huby je v jej sieti. Pridajte k tomu milióny rokov evolúcie v tých najťažších podmienkach, znásobené státisícmi rôznych druhov, a máte niečo, čo by malo byť aj tak dosť chytré."

- A toto je vaše vysvetlenie toho, čo sa deje?

- Toto je začiatok.