Tajemství světa hub: Pavoučí mozek jako analog člověka

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

V roce 2000 profesor Toshiyuki Nakagaki, biolog a fyzik z japonské univerzity Hokkaido, odebral vzorek žluté plísně a umístil jej ke vchodu do bludiště, které se používá k testování inteligence a paměti myší. Na druhý konec bludiště položil kostku cukru. Houba si nejen našla cestu k cukru, ale využila k tomu i nejkratší cestu.

Co si houby myslí?

Physarum polycephalum vonělo jako cukr a začalo po něm vysílat své výhonky. Pavoučí sítě houby se na každém průsečíku bludiště rozdvojily a ty, které spadly do slepé uličky, se otočily a začaly se dívat jinými směry. Na několik hodin plnily chodby bludiště houbové sítě a na konci dne si jedna z nich našla cestu k cukru.

Poté Toshiyuki a jeho tým výzkumníků vzali kus pavučiny houby, která se účastnila prvního experimentu, a vložili jej ke vchodu do kopie stejného labyrintu, také s kostkou cukru na druhém konci. To, co se stalo, všechny ohromilo. V prvním okamžiku se pavučina rozvětvila na dva: jeden výhonek se bez jediné otočky navíc dostal k cukru, druhý přelezl stěnu labyrintu a přešel ji přímo, podél stropu, přímo k cíli. Houbařská pavučina si pamatovala nejen cestu, ale změnila i pravidla hry.

Odvážil jsem se odolat tendenci zacházet s těmito tvory jako s rostlinami. Když děláte výzkum hub několik let, začnete si všímat dvou věcí. Za prvé, houby mají k živočišné říši blíž, než se zdá. Za druhé, jejich činy se někdy zdají být výsledkem záměrného rozhodnutí. Myslel jsem, že by houby měly dostat příležitost zkusit vyřešit hádanky.

Další výzkum Toshiyuki zjistil, že houby dokážou plánovat dopravní trasy stejně dobře a mnohem rychleji než profesionální inženýři. Toshiyuki vzal mapu Japonska a umístil kousky jídla na místa odpovídající velkým městům v zemi. Houby dal „do Tokia“. Po 23 hodinách vytvořili lineární síť pavučin ke všem kouskům jídla. Výsledkem je téměř přesná replika železniční sítě kolem Tokia.

Není tak těžké spojit několik desítek bodů; ale propojit je efektivně a ekonomicky není vůbec snadné. Věřím, že náš výzkum nám pomůže nejen pochopit, jak zlepšit infrastrukturu, ale také jak budovat efektivnější informační sítě.

HÁDANKA JINÉ BYTOSTI

Podle konzervativních odhadů existuje na Zemi asi 160 tisíc kmenů hub, z nichž většina má působivé schopnosti.

Například v Černobylu byla objevena houba, která se živí radioaktivními produkty a zároveň čistí vzduch kolem sebe. Tato houba byla nalezena na stěně zničené jaderné elektrárny, která ještě mnoho let po katastrofě produkovala záření, které ničí veškerý život v okruhu několika kilometrů.

Při průzkumu amazonského pralesa našli dva studenti biologie na Yaleově univerzitě houbu Pestalotiopsis microspora, která dokáže degradovat plasty. Tato schopnost byla objevena, když houba snědla Petriho misku, ve které byla pěstována.

Až dosud toho naše věda ani naše technologie nejsou schopny. Kontaminace plasty je jedním z největších technologických problémů. Dnes do této houby vkládáme velké naděje. - Profesor Scott A. Strobl.

Genetikům z Amerického institutu pro bioenergii se podařilo dosáhnout toho, že kmen hub rychleji tráví přírodní cukr xylózu. Potenciální význam tohoto objevu spočívá ve vytvoření nového, levného a rychlého způsobu výroby čistých biopaliv.

Zdálo by se, jak může „primitivní“organismus bez mozku a pohybově omezený zázraky mimo kontrolu vědy?

Abyste se pokusili porozumět světu hub, musíte si nejprve něco ujasnit. Shiitake, portobello a champignon nejsou jen názvy jedlých hub. Každý z nich je živým organismem, který představuje síť milionů nejtenčích pavučin pod zemí. Houby vykukující ze země jsou jen „konečky prstů“těchto pavučin, „nástroje“, kterými tělo šíří svá semínka. Každý takový „prst“obsahuje tisíce spor. Jsou neseny větrem a zvířaty. Když spóry spadnou do země, vytvoří nové sítě a vyklíčí novými houbami.

Tento tvor dýchá kyslík. Z biologického hlediska je tak neobvyklý, že patří do vlastní říše, oddělené jak od zvířat, tak rostlin.

Co ale o této životní formě skutečně víme?

Nevíme, co přiměje podzemní systém pavučin v určité chvíli k vypuštění hub na povrch země; proč jedna houba roste k jednomu stromu a druhá k jinému; a proč některé z nich produkují smrtící jedy, zatímco jiné jsou chutné, zdravé a voňavé. V některých případech nedokážeme předpovědět ani časovou osu jejich vývoje. Houby se mohou objevit za tři roky, ale i za 30 let poté, co jejich výtrus našel vhodný strom. Jinými slovy, o houbách nevíme ani to nejzákladnější. - Michael Pollan, výzkumník.

KRÁLOVNA MRTVÝCH

Houby těžko pochopíme kvůli jejich anatomické stavbě. Když vezmete rajče do ruky, držíte v ruce celé rajče tak, jak je. Ale nemůžete houbu utrhnout a zkoumat její strukturu. Houba je jen plod velkého a složitého organismu. Pavučinová síť je příliš tenká na to, aby byla zbavena zeminy, aniž by se poškodila. - Sgula Motspi, mikrobiolog.

Dalším problémem je, že většinu lesních hub nelze domestikovat a jsou velmi náročné na pěstování, jak pro výzkum, tak pro průmyslové účely.

Vybírají si jen určitou podestýlku, sami si určují, kdy budou klíčit. Často jejich volba padne na staré stromy, které nelze přenést na jiné místo. A i kdybychom v lese vysadili stovky vhodných stromů a rozprášili na zem miliardy výtrusů, není zaručeno, že houby seženeme v rozumnou dobu. - Michael Pollan, výzkumník.

Systémy výživy, růstu, rozmnožování a produkce energie u hub jsou zcela odlišné od systémů u zvířat. Nemají chlorofyl, a proto na rozdíl od rostlin přímo nevyužívají energii slunce. Na podestýlce zetlelých rostlin rostou například žampiony, shiitake a portobello.

Stejně jako zvířata tráví houby potravu, ale na rozdíl od nich tráví potravu mimo své tělo: houby vylučují enzymy, které rozkládají organickou hmotu na její složky, a tyto molekuly pak absorbují.

Jestliže je půda žaludkem zeměkoule, pak jsou houby její trávicí šťávou. Bez jejich schopnosti rozkládat a zpracovávat organickou hmotu by se Země už dávno udusila. Mrtvá hmota by se donekonečna hromadila, koloběh uhlíku by byl přerušen a vše živé by zůstalo bez jídla.

V našem výzkumu se zaměřujeme na život a růst, ale v přírodě jsou smrt a rozklad stejně důležité. Houby jsou nespornými vládci království smrti. Proto je jich mimochodem na hřbitovech tolik. Největším tajemstvím je ale obrovská energie hub. Existují houby, které dokážou popraskat asfalt, svítit ve tmě, přes noc zpracovat celou hromadu petrochemického odpadu a proměnit ho v jedlý a výživný produkt. Houba Coprinopsis atramentaria je schopna vypěstovat plodnici během několika hodin a poté se během jednoho dne proměnit v louži černého inkoustu.

Halucinogenní houby mění myšlení lidí. Existují jedovaté houby, které mohou zabít slona. A paradoxem je, že všechny obsahují nepatrné množství kalorií, které výzkumníci obvykle používají k měření energie. Zdá se, že náš způsob měření energie sem nezapadá. Kalorie charakterizují sluneční energii uloženou v rostlinách. Ale houby jsou se sluncem spojeny slabě. V noci klíčí a přes den vadnou. Jejich energie je něco úplně jiného.

- Michael Pollan, výzkumník.

INTERNET POD ZEMÍ

Mycelium je komplexní infrastruktura, na které se nacházejí všechny rostliny na světě. V deseti kubických centimetrech půdy najdete osm kilometrů jeho pavučin. Lidské chodidlo pokrývá asi půl milionu kilometrů těsně rozmístěných pavučin. - Paul Stemets, mykolog.

Co se děje na těchto webech?

Počátkem 90. let se poprvé objevila myšlenka, že síť těchto pavučin přenáší nejen jídlo a chemikálie, ale je také inteligentní komunikační sítí, která se sama učí. Při pohledu i na malé části této sítě je snadné rozpoznat známou strukturu. Grafické obrázky na internetu vypadají úplně stejně. Síť se větví, a pokud jedna z větví selže, je rychle nahrazena řešením. Jeho uzly, umístěné ve strategických oblastech, jsou díky méně aktivním místům lépe zásobovány energií a jsou zvětšené. Tyto sítě jsou citlivé. A každý web může předávat informace celé síti.

A neexistuje žádný "centrální server". Každý web je nezávislý a informace, které shromažďuje, mohou být přenášeny do sítě všemi směry. Základní model internetu tedy existoval odjakživa, jen se skrýval v zemi. - Paul Stemec, mykolog

Zdá se, že samotná síť může růst donekonečna. Například ve státě Michigan bylo nalezeno mycelium, které se rozrostlo pod zemí na ploše devíti kilometrů čtverečních. Stáří se odhaduje kolem 2000 let.

Kdy se síť rozhodne pěstovat houby?

Někdy je důvodem nebezpečí pro budoucnost sítě. Pokud les napájející síť vyhoří, mycelium přestane přijímat cukry z kořenů stromů. Poté vyklíčí houby na jejich nejvzdálenějších koncích, aby rozšířily spory plísní, „uvolnily“její geny a daly jim možnost najít si nové místo. Tak se objevil výraz „houby po dešti“. Déšť smývá ze země organickou hnilobu a v podstatě zbavuje síť jejího zdroje energie – pak síť vysílá „záchranné týmy“se spory hledat nové útočiště.

NOČNÍ MŮRA PRO HMYZ

"Hledání nového domova" je další věc, která odlišuje houby od živočišné a rostlinné říše. Existují houby, které rozšiřují své výtrusy stejně jako ovoce svá semena. Jiné produkují feromony, díky nimž po nich živí tvorové nutkavě touží. Sběrači bílých lanýžů jej využívají k hledání prasat, protože vůně těchto hub je podobná jako u alfa kance.

Existují však složitější a krutější způsoby šíření plísní. Pozorování západoafrických mravenců druhu Megaloponera foetens zaznamenalo, že každoročně šplhají na vysoké stromy a s takovou silou se zabodávají čelistmi do kmene, že se poté nemohou osvobodit a zemřít. Dříve se nevyskytly žádné případy hromadné sebevraždy mravenců.

Ukázalo se, že hmyz jedná proti své vůli a někdo jiný ho pošle na smrt. Důvodem jsou nejmenší spory houby הטומנטלה, kterým se občas podaří dostat mravencům do tlamy. Jakmile se výtrus dostane do hlavy hmyzu, pošle chemikálie do jeho mozku. Poté mravenec začne lézt na nejbližší strom a zaboří čelisti do jeho kůry. Zde, jako by se probral z noční můry, se začne pokoušet osvobodit a nakonec vyčerpán umírá. Asi po dvou týdnech mu z hlavy vyraší houby הטומנטלה.

Na stromech v Kamerunu můžete vidět stovky hub rostoucích z těl mravenců. Pro houby je tato moc nad mozkem prostředkem rozmnožování: šplhají na strom pomocí nohou mravence a výška napomáhá šíření jejich výtrusů větrem; tak si najdou nové domovy a… noví mravenci.

Thajská „zombie houba“Ophiocordyceps unilateralis povzbuzuje mravence, kteří se jí živí, aby šplhali po listech určitých rostlin. Vzdálenost, kterou k tomu infikovaní mravenci urazí, je mnohem větší než vzdálenosti v jejich běžném životě, a proto, když hmyz dosáhne listů, zemře únavou a hladem a po dvou týdnech z jejich těl vyraší houby.

Tato stvoření jsou možná nejúžasnější ze všech, které jsem viděl. Věříme, že produkují chemikálie podobné LSD, ale ještě jsme se nesetkali s drogami, které navozují chování v něčích zájmech. - Profesor David Hughes.

Hughes objevil houby, které ovládají mozek pavouků, vší a much.

To není náhoda, přírodní výběr nebo vedlejší produkty jiného procesu. Tento hmyz je proti své vůli poslán tam, kde by být neměl, ale houbám se líbí. Když jsme napadené mravence přenesli na jiné listy, houby prostě nevyklíčily. - Profesor David Hughes

JAK BYLA VYNÁLEZENA ANTIBIOTIKA

To, že houby dokážou produkovat silné jedy, má i pozitivní stránku. Některé z těchto jedů jsou účinnými zbraněmi proti našim společným nepřátelům. Například mikroby.

Ze 160 tisíc druhů hub, jejichž těla obsahují složité chemické sloučeniny, se vědě podařilo rozluštit a reprodukovat pouze 20 a mezi nimi bylo nalezeno několik nejdůležitějších léků.

Existuje důvod, proč houby produkují léky. Rostou vždy na těch nejhorších místech, vlhkých, horkých, na místech, která jsou „továrnami mikrobů a virů“. Většina rostlin nemá ochranu proti těmto faktorům, ale houby odolávají. V červené čínské houbě byl nalezen známý lék Lipitor, který je jedním z mála známých řešení problémů s cholesterolem a cukrovkou. A houby enoki a shiitake jsou zahrnuty v košíku léků, které dostávají pacienti s rakovinou v Japonsku. - Elinor Shavit, mikroložka.

Různorodost houbových léčivek bohužel neustále ubývá. Důvodem je ničení zalesněných lesů zejména v povodí Amazonky.

Spolu s jinými formami života ničíme i houby. Počet jejich odrůd neustále klesá a to mě znepokojuje z čistě sobeckých důvodů. Svět představil úžasný dar – obrovskou přírodní laboratoř na výrobu léků. Od penicilinu po léky na rakovinu, AIDS, chřipku a stařecké choroby. Staří Egypťané z nějakého důvodu nazývali houby „bohem smrti“. Dnes neustále ničíme tuto laboratoř… - Paul Stemets, mykolog.

Stemets mluví o houbě fomitopsis. Tato houba, objevená v roce 1965, se ukázala jako účinný lék na tuberkulózu a dnes roste pouze na pěti místech ve Spojených státech. V Evropě tato houba již zcela vymizela.

Se skupinou specialistů jsme jeli desítkykrát do lesů a snažili se najít několik dalších podobných hub. Po velkém úsilí jsme nakonec našli jeden vzorek, který se nám podařilo vypěstovat v laboratoři. Kdo ví, kolik lidí tato houba v budoucnu zachrání. - Paul Stemets, mykolog.

Loni se Stemets připojil k programu biologické obrany amerického ministerstva obrany a pomohl při hledání a ochraně 300 vzácných druhů hub.

Udělali jsme experiment: nasbírali jsme čtyři hromady odpadků. Jeden jsme použili jako kontrolní; do dalších dvou jsme přidali chemické a biologické látky, které rozkládají odpad; přes druhé byly nastříkány spory hub. Při návratu o dva měsíce později jsme našli tři tmavé páchnoucí haldy a jednu světlou, porostlou stovkami kilogramů hub… Některé toxické látky se změnily na organické. Houby přitahovaly hmyz, kladly vajíčka, ze kterých se vylíhly housenky, a pak se objevili ptáčci – a celá tato halda se proměnila v zelený kopec plný života. Když jsme se o totéž pokusili ve znečištěných řekách, zaznamenali jsme proces čištění od jedů. Zde je co prozkoumat! Snad všechny naše problémy se znečištěním lze vyřešit správnými houbami. - Paul Stemets, mykolog.

KDE JE MOZEK?

„Jeden odhad je, že to funguje podobným způsobem u hub,“říká Toshiyuki, „z čistě biologického hlediska každá pavučina individuálně přijímá chemické signály o tom, kam jít a čemu se vyhnout. Souhrn těchto signálů vytváří jakýsi systém rozhodování. Jinými slovy, inteligence houby je v její síti. Přidejte k tomu miliony let evoluce za nejtěžších podmínek, znásobené stovkami tisíc různých druhů, a máte něco, co by mělo být i tak dost chytré."

- A toto je vaše vysvětlení toho, co se děje?

- Tohle je začátek.