04.01.2022. - Грибной разум

Грибной разум

Грибы часто связаны с колдовством и являются предметом давних суеверий. Согласно немецкому фольклору, ведьмы танцуют внутри волшебных колец из грибов, в то время как французская басня предупреждает, что любой, кто окажется достаточно глуп, чтобы войти в эти "ведьмины круги", будет проклят огромными жабами с выпученными глазами. Эти суеверия, вероятно, происходят от ядовитых и психоактивных особенностей некоторых видов грибов, а также от того, что грибные круги случаются редко и внезапно.

Учитывая магическую репутацию грибов, утверждать, что они могут иметь разум, - опасная территория для любого дипломированного ученого. Но в последние годы ряд замечательных экспериментов показал, что грибы в самом деле действуют как разумные индивидуумы: они участвуют в принятии решений, способны к обучению и обладают кратковременной памятью. Эти открытия подчеркивают впечатляющую чувствительность таких, якобы, "простых" организмов и помещают человеческую версию разума в спектр сознания, который вполне может охватывать весь мир природы.

Прежде чем мы исследуем доказательства существования грибного разума, нам нужно рассмотреть скользкую лексику когнитивной науки. Наличие сознания подразумевает осведомленность о своем существовании, что может выражаться в реакции или чувствительности организма к своему окружению. Здесь существует неявная иерархия, когда сознание присутствует в меньшем подмножестве видов, в то время как чувствительность применяется ко всем живым существам. До недавнего времени большинство философов и ученых приписывали наличие сознания животным с большим мозгом и исключали другие формы жизни.

Проблема этого фаворитизма, как указал когнитивный психолог Артур Ребер Дело в том, что невозможно определить пороговый уровень осведомленности или отзывчивости, который отделяет сознательных животных от бессознательных. Однако мы сможем избежать этой дилеммы, если позволим себе идентифицировать различные версии сознания у целого континуума видов, от обезьян до амеб. Это не означает, что все эти организмы обладают богатой эмоциональной жизнью и способны мыслить, хотя грибы действительно выражают биологические зачатки этих способностей.

Что такое грибы?

Оказывается, на этот вопрос нет простого ответа. Наземная часть грибов, то, что мы видим в лесу, - это по сути лишь репродуктивные органы, производимые грибницами, которые большую часть своей жизни проводят под землей в форме микроскопических нитей - гифов. Эти гифы, в свою очередь, разветвляются, образуя колонии, называемые мицелиями. Мицелий распространяется в почве и опавших листьях, поглощая воду и опутывая корни растений, деревьев и даже тела мертвых насекомых и других животных. Каждая из нитей мицелия представляет собой трубку, наполненную жидкостью под давлением, и расширенную на ее конце.

Материалы, обеспечивающие это удлинение, переносятся в маленьких упаковках, называемых везикулами, движение которых направляется по внутренней системе передвижения белками, которые действуют как двигатели. Скорость и направление распространения гиф, а также позиции образования ветвей определяются паттернами доставки пузырьков.

Гифы могут обнаруживать неровности на поверхности, расти вокруг препятствий и развертывать систему исправления, если они повреждены. Эти действия основаны на множестве белковых сенсоров и сигнальных путей, которые связывают внешние физические или химические воздействия с клеточным ответом.

Электрическая активность клетки также чувствительна к изменениям в окружающей среде. Колебания напряжения на мембране каждой гифы можно сравнить с нервными импульсами у животных, но их функция у грибов плохо изучена. Гифы тоже реагируют на ограничение, изменяя скорость своего роста, становясь более узкими и реже разветвляясь. Гриб адаптируется к текстуре почвы и анатомии тканей растений и животных, продвигаясь вперед и добывая себе пищу.

Мы склонны связывать сознание и интеллект с проявлением осознанности действий или преднамеренности, то есть принятия решений, которые приводят к определенному поведенческому результату. Независимо от того, есть ли у людей свобода воли, мы постоянно предпринимаем действия, которые кажутся осознанными: к примеру, она допила кофе, а ее друг оставил чашку наполовину полной.

Грибы все время выражают более простые версии индивидуалистического поведения. Паттерны ветвления - хороший пример их, казалось бы, идиосинкразической природы. Каждая молодая грибная колония принимает уникальную форму, потому что точное время и место появления ветвей из гифы различаются. Эта вариация не связана с генетическими различиями, поскольку идентичные клоны от единственного родительского гриба по-прежнему создают колонии с уникальной формой. Хотя общая форма в высшей степени предсказуема, ее детальная геометрия обычно невоспроизводима.

Грибы также демонстрируют признаки способности к обучению и памяти. Работая с грибами, выделенными из почвы пастбищ, немецкие микологи измерили влияние температурных изменений на рост мицелия. При быстром нагревании в течение нескольких часов мицелий перестает расти. Когда температура снова снижалась, они оправились от "спячки", сформировав серию более мелких колоний из разных точек исходного мицелия.

Между тем, другой набор мицелиев подвергался умеренному температурному стрессу перед применением более сильного температурного шока. Колонии, которые были "загрунтованы" таким образом, очень быстро возобновили нормальный рост после сильного стресса и продолжили плавное разрастание, а не восстанавливались то здесь, то там в виде более мелких колоний.

Этот результат предполагает, что грибы разработали некоторые защитные механизмы, которые позволили им справиться с более серьезным стрессом. Грибы сохраняли эту биохимическую память в течение 24 часов после легкого температурного шока, но вскоре забыли об этом и далее поддались дополнительному тепловому стрессу, как будто они ничего не узнали из предыдущего опыта.

Одноклеточный гриб, присутствующий в виде пекарских и пивных дрожжей, Saccharomyces cerevisiae, также показал емкость сотовой памяти. Дрожжи после воздействия соли лучше реагируют на последующие химические стрессы.

Запоминание, по-видимому, присутствует и у других микроорганизмов, но нитчатые грибы особенно интересны, потому что мицелий может распространяться на большие площади и передавать информацию на большие расстояния через свои гифы. Это сильно отличается от обучения и памяти в популяциях рассредоточенных клеток.

Иные грибы, разлагающие древесину, явно проявляют такую передачу информации, поскольку они веером распространяются под слоем опавших листьев в поисках мертвых и поврежденных деревьев, упавших веток и других источников пищи.

Когда одна часть мицелия находит древесный мусор, извлеченные питательные вещества распределяются по всей колонии, что направляет ее рост от бесплодных к плодородным местам на лесной подстилке. Мицелий действует как нечто большее, чем просто сумма отдельных гиф; он работает как единый многоклеточный организм.

Эксперименты

Когда исследователи проследили за переносом питательных веществ в лаборатории, были сделаны следующие замечательные открытия.

В лотке с почвой было замечено, что гифы взаимодействуют с куском древесины бука. Они росли над его поверхностью и проникали в твердую структуру дерева, выделяя ферменты, которые разрушали полимеры в древесине и высвобождали сахара, которые питали их метаболизм. Как только грибы исчерпали энергию этого деревянного бруска, они разрослись во всех направлениях, собирая пищу в иных местах.

Вот где проясняется внимательность грибка. Когда грибной мицелий обнаруживал второе бревнышко, он выходил с той же стороны бревна, которая позволила ему столкнуться с пищей в первый раз. Он помнил, что наращивание на определенной грани деревянного бруса раньше приводило к получению еды в качестве награды, и поэтому стремился повторить свой предыдущий успех. Гриб в этих экспериментах показал такие умения как пространственное распознавание, память и интеллект.

Простые формы обучения и памяти на протяжении многих лет изучаются и на слизневой плесени. Слизневые плесени (слизевики) - это не грибы, а их родственники из класса биологии - амеб. Они образуют блестящие желтые колонии, называемые плазмодиями, которые сочатся по гниющей древесине и поедают бактерии.

Эти липкие монстры могут покрыть весь пень дерева, когда достаточно влаги. Меньшие версии можно выращивать с помощью овсяных хлопьев в лаборатории, где сплюснутые плазмодии переходят от чешуйки к чешуйке, поддерживая жизнь всего организма с помощью сети "вен", которые пульсируют жидкостью.

В эксперименте 2010 года, когда плазмодий был окружен овсяными хлопьями, расположенными по той же схеме, что и города, окружающие японскую столицу, он создавал узор, поразительно похожий на схему расположения железнодорожной системы вокруг Токио. Отвечая на необходимость создания кратчайших путей сообщения между пунктами питания, слизистая плесень достигла той же экономии, что и люди-архитекторы.

Поведенческая сложность грибов возрастает , когда они взаимодействуют с живыми деревьями и кустарниками, а не с мертвой древесиной. Некоторые из этих отношений разрушительны, а другие поддерживают друг друга. Патогенные грибы могут быть очень хитрыми в том, как питаться растениями и уклоняться от их защиты.

Микоризные грибы более кооперативны, проникая в корни деревьев и устанавливая плотные физические связи, через которые они пропускают воду и растворенные минералы к деревьям в обмен на пищу, производимую фотосинтезом.

Мицелий микоризного гриба действует как дополнительная корневая система для дерева, распространяясь своими нитчатыми гифами на большую территорию, чем растение может покрыть собственными корешками.

Этот сложный симбиоз основан на непрерывной химической связи между грибом и растением, которая влияет на развитие обоих партнеров. Микоризы поддерживают продуктивность всей экосистемы, побуждая некоторых энтузиастов грибов переосмыслить леса как суперорганизмы, связанные через "древесную вэб-паутину" грибов.

Это интригующая идея, но упоминания об Интернете создают проблемы. Во-первых, это оказывает грибкам медвежью услугу: в отличие от Интернета, грибы генерируют свою собственную информацию посредством активного взаимодействия со своими растительными партнерами. Во-вторых, компьютерная метафора была взята на вооружение теми, кто приписывает грибам сверхъестественные свойства, что является одной из причин, почему поведение грибов часто (ошибочно) отводится на задний план "настоящей" науки. Грибные проявления сознания, безусловно, очень просты. Но они согласуются с формирующимся консенсусом о том, что, хотя человеческий разум может быть особенным в своих тонкостях, он типичен в своих клеточных механизмах.

Эксперименты по грибному сознанию интересны для микологов, потому что они освободили место для изучения поведения в рамках более широкой области исследований биологии грибов. Те, кто изучает поведение животных, делают это без привязки к молекулярным взаимодействиям их мускулов. Точно так же микологи могут многое узнать о грибах, просто уделяя больше внимания тому, что они делают. Грибы - являясь ключевыми игроками в экологии планеты, это удивительные организмы и они заслуживают нашего полного внимания как настоящие партнеры в поддержании функциональной биосферы.

Источник