Secrets del món dels bolets: el cervell de l'aranya com a anàleg de l'humà

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

L'any 2000, el professor Toshiyuki Nakagaki, biòleg i físic de la Universitat Japonesa d'Hokkaido, va prendre una mostra d'un motlle groc i la va col·locar a l'entrada d'un laberint que s'utilitza per provar la intel·ligència i la memòria dels ratolins. A l'altre extrem del laberint, va col·locar un cub de sucre. El bolet no només va trobar un camí cap al sucre, sinó que també va utilitzar el camí més curt per a això.

Què pensen els bolets?

Physarum polycephalum feia olor de sucre i va començar a enviar els seus brots a la seva recerca. Les teranyines del bolet es van bifurcar a cada intersecció del laberint, i les que van caure en un carreró sense sortida es van girar i van començar a mirar en altres direccions. Durant diverses hores, les xarxes de bolets van omplir els passadissos del laberint i, al final del dia, un d'ells va trobar el seu camí cap al sucre.

Després d'això, Toshiyuki i el seu equip d'investigadors van agafar un tros de la teranyina del bolet que va participar en el primer experiment i el van posar a l'entrada d'una còpia del mateix laberint, també amb un cub de sucre a l'altre extrem. El que va passar va sorprendre a tothom. En el primer instant, la teranyina es va ramificar en dos: un brot va fer camí fins al sucre, sense una sola volta més, l'altre va enfilar-se per la paret del laberint i el va creuar directament, pel sostre, directament a la porteria. La xarxa de bolets no només va recordar la carretera, sinó que també va canviar les regles del joc.

Em vaig atrevir a resistir la tendència a tractar aquestes criatures com a plantes. Quan fas recerca de bolets durant uns quants anys, comença a notar dues coses. En primer lloc, els bolets estan més a prop del regne animal del que sembla. En segon lloc, les seves accions de vegades semblen ser el resultat d'una decisió deliberada. Vaig pensar que els bolets s'havien de donar l'oportunitat d'intentar resoldre els enigmes.

Investigacions posteriors de Toshiyuki van trobar que els bolets també poden planificar rutes de transport i molt més ràpid que els enginyers professionals. Toshiyuki va agafar un mapa del Japó i va col·locar trossos de menjar en llocs corresponents a les principals ciutats del país. Va posar els bolets "a Tòquio". Després de 23 hores, van construir una xarxa lineal de teranyines a totes les peces de menjar. El resultat és una rèplica gairebé exacta de la xarxa ferroviària al voltant de Tòquio.

No és tan difícil connectar diverses desenes de punts; però connectar-los de manera eficient i econòmica no és gens fàcil. Crec que la nostra investigació no només ens ajudarà a entendre com millorar la infraestructura, sinó també com construir xarxes d'informació més eficients.

L'ENIVINÇA D'UN ALTRE ÉSSER

Segons estimacions conservadores, a la Terra hi ha unes 160 mil soques de fongs, la majoria dels quals tenen habilitats impressionants.

Per exemple, a Txernòbil es va descobrir un bolet que s'alimenta de productes radioactius i, al mateix temps, neteja l'aire que l'envolta. Aquest bolet es va trobar a la paret d'una central nuclear destruïda, que durant molts anys després del desastre va continuar produint radiacions que destruïen tota la vida en un radi de diversos quilòmetres.

Mentre exploraven el bosc amazònic, dos estudiants de biologia de la Universitat de Yale van trobar el fong Pestalotiopsis microspora, que pot degradar el plàstic. Aquesta habilitat es va descobrir quan el fong es va menjar la placa de Petri on es va cultivar.

Fins ara, ni la nostra ciència ni la nostra tecnologia són capaços d'això. La contaminació per plàstic és un dels majors problemes tecnològics. Avui tenim moltes esperances en aquest fong. - Professor Scott A. Strobl.

Els genetistes de l'Institut Americà de Bioenergia van aconseguir que la soca de bolets digerira el sucre natural xilosa més ràpidament. La importància potencial d'aquest descobriment rau en la creació d'una manera nova, barata i ràpida de produir biocombustibles nets.

Sembla, com fa un organisme "primitiu", sense cervell i limitat en moviment, miracles fora del control de la ciència?

Per intentar entendre el món del bolet, primer cal aclarir alguna cosa. Shiitake, portobello i xampinyó no són només els noms dels bolets comestibles. Cadascun d'ells és un organisme viu, que representa una xarxa de milions de teranyines més fines sota terra. Els bolets que es veuen fora de terra són només la "punta dels dits" d'aquestes teranyines, les "eines" amb què el cos distribueix les seves llavors. Cada "dit" conté milers d'espores. Són portats pel vent i els animals. Quan les espores cauen a terra, creen noves xarxes i germinen amb nous bolets.

Aquesta criatura respira oxigen. És tan inusual des del punt de vista biològic que pertany al seu propi regne, separat tant dels animals com de les plantes.

Però què sabem realment d'aquesta forma de vida?

No sabem què fa que el sistema subterrani de teranyines en un moment determinat alliberi bolets a la superfície de la terra; per què creix un bolet cap a un arbre i un altre cap a un altre; i per què alguns d'ells produeixen verins mortals, mentre que altres són saborosos, saludables i fragants. En alguns casos, ni tan sols podem predir la cronologia del seu desenvolupament. Els bolets poden aparèixer en tres anys, o fins i tot 30 anys després que la seva espora hagi trobat un arbre adequat. En altres paraules, no sabem ni les coses més bàsiques dels bolets. - Michael Pollan, investigador.

REINA DELS MORTS

Ens costa entendre els bolets per la seva estructura anatòmica. Quan agafes un tomàquet a la mà, estàs subjectant el tomàquet sencer a la mà tal com està. Però no es pot arrencar un bolet i examinar la seva estructura. Un bolet és només el fruit d'un organisme gran i complex. La xarxa de teranyines és massa prima per netejar-la de terra sense danyar-la. - Sgula Motspi, microbiòloga.

Un altre problema és que la majoria de bolets forestals no es poden domesticar i són molt difícils de cultivar, tant per a la investigació com per a finalitats industrials.

Ells trien només una determinada camada, ells mateixos decideixen quan germinar. Sovint, la seva elecció recau en arbres vells que no es poden traslladar a un altre lloc. I encara que plantem centenars d'arbres adequats al bosc i ruixem milers de milions d'espores a terra, no hi ha cap garantia que obtinguem els bolets en un moment raonable. - Michael Pollan, investigador.

Els sistemes de nutrició, creixement, reproducció i producció d'energia dels fongs són completament diferents dels dels animals. No tenen clorofil·la i per tant, a diferència de les plantes, no utilitzen directament l'energia del sol. Els xampinyons, el shiitake i el portobello, per exemple, creixen en una camada de plantes marcides.

Com els animals, els bolets digereixen els aliments, però, a diferència d'ells, els digereixen fora del seu cos: els bolets segreguen enzims que descomponen la matèria orgànica en els seus components, i després absorbeixen aquestes molècules.

Si el sòl és l'estómac del món, els bolets són els seus sucs digestius. Sense la seva capacitat de descompondre i processar la matèria orgànica, la terra s'hauria ofegat fa molt de temps. La matèria morta s'acumularia sense parar, el cicle del carboni s'interrompria i tots els éssers vius quedarien sense menjar.

Ens centrem en la vida i el creixement en la nostra investigació, però a la natura, la mort i la decadència són igualment importants. Els bolets són els governants indiscutibles del regne de la mort. Per tant, per cert, n'hi ha molts als cementiris. Però el secret més gran és l'enorme energia dels bolets. Hi ha bolets que poden trencar l'asfalt, brillar a la foscor, processar un munt de residus petroquímics durant la nit i convertir-los en un producte comestible i nutritiu. El fong Coprinopsis atramentaria és capaç de fer créixer un cos fructífer en poques hores i després, en un dia, convertir-se en un bassal de tinta negra.

Els bolets al·lucinògens canvien la ment de la gent. Hi ha bolets verinosos que poden matar un elefant. I la paradoxa és que tots contenen quantitats minúscules de calories que els investigadors solen utilitzar per mesurar l'energia. La nostra manera de mesurar l'energia sembla que no encaixa aquí. Les calories caracteritzen l'energia solar emmagatzemada a les plantes. Però els bolets estan dèbilment associats amb el sol. Germen a la nit i es marceixen durant el dia. La seva energia és una cosa completament diferent.

- Michael Pollan, investigador.

INTERNET SOTA LA TERRA

El miceli és la complexa infraestructura sobre la qual es troben totes les plantes del món. En deu centímetres cúbics de terra, es poden trobar vuit quilòmetres de les seves teranyines. El peu humà cobreix aproximadament mig milió de quilòmetres de teranyines molt espaiades. - Paul Stemets, micòleg.

Què passa en aquestes webs?

A principis de la dècada de 1990, va sorgir per primera vegada la idea que la xarxa d'aquestes teranyines no només transmetia aliments i productes químics, sinó que també era una xarxa de comunicació intel·ligent i d'autoaprenentatge. Mirant fins i tot seccions petites d'aquesta xarxa, és fàcil reconèixer una estructura familiar. Les imatges gràfiques d'Internet semblen exactament iguals. La xarxa es ramifica i, si una de les branques falla, es substitueix ràpidament per solucions alternatives. Els seus nodes, situats en zones estratègiques, estan millor proveïts d'energia a causa dels llocs menys actius, i s'amplien. Aquestes webs tenen sensibilitat. I cada web pot transmetre informació a tota la xarxa.

I no hi ha un "servidor central". Cada web és independent i la informació que recull es pot transmetre a la xarxa en totes direccions. Així, el model bàsic d'Internet ha existit en tot moment, només que s'amagava a terra. - Paul Stemec, micòleg

La pròpia xarxa sembla que pot créixer indefinidament. Per exemple, a l'estat de Michigan, es va trobar un miceli, que ha crescut sota terra en una àrea de nou quilòmetres quadrats. Es calcula que té uns 2.000 anys.

Quan decideix la xarxa cultivar bolets?

De vegades el motiu és el perill per al futur de la xarxa. Si el bosc que alimenta la xarxa es crema, el miceli deixa de rebre sucres de les arrels dels arbres. Aleshores fa germinar bolets als seus extrems més llunyans, de manera que escampen espores de fongs, "alliberen" els seus gens i els donen l'oportunitat de trobar un nou lloc. Així va aparèixer l'expressió “bolets després de la pluja”. La pluja elimina la podridura orgànica del sòl i, en essència, priva la xarxa de la seva font d'energia; llavors la xarxa envia "equips de rescat" amb disputes a la recerca d'un nou refugi.

MALSON PER A INSECTES

"Trobar una nova llar" és una altra cosa que distingeix els bolets dels regnes animal i vegetal. Hi ha bolets que propaguen les seves espores igual que les fruites distribueixen les seves llavors. Altres produeixen feromones que fan que els éssers vius les desitgin compulsivament. Els recol·lectors de tòfona blanca l'utilitzen per buscar porcs, ja que l'olor d'aquests bolets és semblant a la d'un senglar alfa.

Tanmateix, hi ha maneres més complexes i cruels de propagar els fongs. L'observació de les formigues de l'Àfrica occidental de l'espècie Megaloponera foetens va registrar que s'enfilen als arbres alts cada any, i amb tanta força es foren les mandíbules al tronc que després no poden alliberar-se i morir. Anteriorment, no hi havia casos de suïcidi massiu de formigues.

Va resultar que els insectes actuen en contra de la seva voluntat i algú els envia a la mort. El motiu són les espores més petites del fong הטומנטלה, que de vegades aconsegueixen entrar a la boca de les formigues. Un cop al cap de l'insecte, l'espora envia productes químics al seu cervell. Després d'això, la formiga comença a pujar a l'arbre més proper i enfonsa les mandíbules a l'escorça. Aquí, com despertant-se d'un malson, comença a intentar alliberar-se i, al final, esgotat, mor. Després d'unes dues setmanes, els bolets הטומנטלה broten del seu cap.

Als arbres del Camerun, podeu veure centenars de bolets que creixen dels cossos de les formigues. Per als fongs, aquest poder sobre el cervell és un mitjà de reproducció: utilitzen les potes d'una formiga per pujar a un arbre, i l'alçada ajuda a la propagació de les seves espores pel vent; així que es troben noves cases i… noves formigues.

El "bolet zombi" tailandès Ophiocordyceps unilateralis anima les formigues que s'alimenten d'ell a pujar a les fulles de determinades plantes. La distància que recorren les formigues infectades per això és molt més gran que les distàncies de la seva vida normal i, per tant, en arribar a les fulles, els insectes moren de cansament i gana, i al cap de dues setmanes broten bolets del seu cos.

Aquestes criatures són potser les més sorprenents de totes les que he vist. Creiem que produeixen substàncies químiques semblants a l'LSD, però encara no ens hem trobat amb fàrmacs que indueixin comportaments en interès d'algú. - Professor David Hughes.

Hughes va descobrir fongs que controlen el cervell d'aranyes, polls i mosques.

Això no és casualitat, selecció natural o subproductes d'un altre procés. Aquests insectes s'envien en contra de la seva voluntat a on no haurien d'estar, però com els bolets. Quan vam transferir les formigues infectades a altres fulles, els bolets simplement no van germinar. - Professor David Hughes

COM ES VAN INVENTAR ELS ANTIBIÒTICS

També hi ha un costat positiu en el fet que els bolets poden produir verins forts. Alguns d'aquests verins són armes efectives contra els nostres enemics comuns. Per exemple, els microbis.

De les 160 mil espècies de bolets, els cossos dels quals contenen compostos químics complexos, la ciència només va poder desxifrar i reproduir-ne 20, i entre ells es van trobar diversos dels medicaments més importants.

Hi ha una raó per la qual els bolets produeixen medicaments. Creixen sempre als pitjors llocs, humits, calents, en llocs que són "fàbriques de microbis i virus". La majoria de les plantes no tenen protecció contra aquests factors, però els fongs resisteixen. El conegut medicament Lipitor, que és una de les poques solucions conegudes als problemes del colesterol i la diabetis, es va trobar al bolet xinès vermell. I els bolets enoki i shiitake s'inclouen a la cistella de medicaments que reben els malalts de càncer al Japó. - Elinor Shavit, micròloga.

Malauradament, la varietat de medicaments amb bolets està en constant disminució. El motiu és la destrucció de boscos llenyosos, especialment a la conca amazònica.

Juntament amb altres formes de vida, també destruïm bolets. El nombre de les seves varietats està en constant disminució i això em preocupa per raons purament egoistes. El món ha presentat un regal impressionant: un enorme laboratori natural per a la fabricació de drogues. Des de la penicil·lina fins a fàrmacs per al càncer, la sida, la grip i les malalties senils. Els antics egipcis anomenaven els bolets "el déu de la mort" per una raó. Avui estem destruint constantment aquest laboratori… - Paul Stemets, micòleg.

Stemets parla del bolet fomitopsis. Descobert l'any 1965, aquest bolet ha demostrat ser un remei eficaç per a la tuberculosi, i avui només creix en cinc localitats dels Estats Units. A Europa, aquest bolet ja ha desaparegut completament.

Amb un grup d'especialistes hem anat desenes de vegades als boscos, intentant trobar diversos bolets més semblants. Després de molts esforços, finalment vam trobar una mostra que vam aconseguir cultivar al laboratori. Qui sap quantes persones salvarà aquest bolet en el futur. - Paul Stemets, micòleg.

L'any passat, Stemets es va unir al programa de defensa biològica del Departament de Defensa dels EUA i va ajudar en la recerca i conservació de 300 espècies rares de bolets.

Vam fer un experiment: vam recollir quatre munts d'escombraries. Un el vam utilitzar com a control; a les altres dues hi hem afegit substàncies químiques i biològiques que descomponen els residus; sobre aquest últim, es van ruixar espores de bolets. Tornant dos mesos després, vam trobar tres munts foscos i fetids i un de brillant, cobert de centenars de quilos de bolets… Algunes de les substàncies tòxiques es van convertir en orgàniques. Els bolets van atreure els insectes, van posar ous, dels quals van eclosionar les erugues, i després van aparèixer els ocells, i tot aquest munt es va convertir en un turó verd ple de vida. Quan vam intentar fer el mateix als rius contaminats, vam observar el procés de neteja dels verins. Aquí teniu què explorar! Potser tots els nostres problemes de contaminació es poden resoldre amb els bolets adequats. - Paul Stemets, micòleg.

ON ÉS EL CERVELL?

"Una estimació és que funciona de manera similar als bolets", diu Toshiyuki. "Des d'un punt de vista purament biològic, cada teranyina rep individualment senyals químics sobre on anar i què evitar. La suma d'aquests senyals crea una mena de sistema de presa de decisions. És a dir, la intel·ligència del bolet està a la seva xarxa. Afegiu-hi milions d'anys d'evolució en les condicions més difícils, multiplicats per centenars de milers d'espècies diferents, i teniu alguna cosa que hauria de ser prou intel·ligent de totes maneres".

- I aquesta és la teva explicació del que està passant?

- Aquest és el principi.