Pourquoi et comment utiliser les champignons?
Pour commencer, il convient de préciser que les champignons, tout d’abord, sont le royaume de la nature vivante,
Tout, des champignons à la moisissure au plafond, sont des champignons.
Recherche conjointe avec la participation de l'UniversitéL'Angleterre de l'Ouest (UWE Bristol), Mogu Srl, l'Institut italien de technologie (IIT) et l'Universitat Oberta de Catalunya (UOC) ont tous démontré que les champignons ont des propriétés incroyables. Ils leur permettent de percevoir et de traiter des stimuli externes tels que la lumière, l'étirement, la température, la présence de produits chimiques et même les signaux électriques.
Les scientifiques sont convaincus que cela ouvrira la voie à l’émergence de nouveaux matériaux fongiques présentant de nombreuses caractéristiques intéressantes, notamment la résistance, la durabilité, la maintenabilité et l’adaptabilité.En explorant le potentiel des champignons en tant que composants d’appareils portables, l’étude a confirmé la possibilité d’utiliser ces biomatériaux comme capteurs efficaces avec un nombre infini d’applications possibles.Les appareils portables sont une sorte d’ordinateurs miniatures : des bracelets, des lunettes, des montres et même des vêtements avec des connexions locales ou distantes sans fil à d’autres ordinateurs.En règle générale, ces appareils sont équipés de capteurs qui surveillent diverses formes d’activité physique ou des paramètres de l’environnement dans lequel se trouve l’utilisateur.
Les champignons rendent les vêtements intelligents plus intelligents
Il est peu probable que les gens trouvent des champignons comme matériau approprié.pour la production de gadgets, en particulier d'appareils intelligents tels que des podomètres ou des téléphones portables. Les appareils portables nécessitent des circuits complexes qui se connectent à des capteurs et ont au moins une certaine puissance de traitement. Ceci est réalisé grâce à des procédures sophistiquées et des matériaux spéciaux. En gros, ce sont eux qui les rendent "intelligents". La collaboration du Pr Andrew Adatzki et du Dr Anna Nicolaidou de l'UWE, Anthony Gandia, CTO de Mogu Srl, le Pr Alessandro Ciolerio de l'IIT et le Ph.D. Mohammad Mahdi Dehshibi, chercheur à l'UOC, a démontré que les champignons peuvent être ajoutés à la liste de ces matériaux.
De quoi les champignons sont-ils capables?
En fait, une étude récente, « Reactive fungal wearable », présentée dans la revue Biosystèmes, la capacité des pleurotes à détecterirritants qui peuvent provenir, par exemple, du corps humain. Pour tester la capacité du champignon à répondre en tant que biomatériau, l'étude analyse et décrit son rôle en tant que biocapteur capable de distinguer les stimuli chimiques, mécaniques et électriques.
«Les champignons constituent le plus grand, le plus largementle groupe d'organismes vivants le plus répandu et le plus ancien de la planète », explique le Dr Dehshibi, ajoutant:« Ils se développent très rapidement et se lient au substrat ». Selon un chercheur de l'UOC, les champignons sont même capables de traiter les informations comme le font les ordinateurs.
Programmation champignon
Le scientifique est sûr que les champignons peuvent même être"programme" - à savoir leur géométrie et leur structure théorique et graphique des réseaux de mycélium. L’activité électrique des champignons peut ensuite être utilisée pour mettre en œuvre des circuits informatiques. Cela semble irréaliste ? Voyons ce qu'est le mycélium.
Le mycélium est le corps végétatifchampignon, qui a la capacité de modifier sa structure, tout en formant des organes spéciaux qui assurent une fixation fiable au substrat, la nutrition et la reproduction ultérieure. En fait, le mycélium n’est rien d’autre que le mycélium familier à tous. C'est là que le champignon commence réellement à pousser, donc en prenant, par exemple, le mycélium d'un cèpe ou un bidon d'huile, vous pouvez les cultiver avec beaucoup de succès dans n'importe quel endroit approprié à cet effet. Et en changeant sa structure dès l’origine, on peut changer le « comportement du champignon ».
À propos, les champignons ne répondent pas seulement aux stimuli etles signaux sont déclenchés en conséquence. Leur structure permet aux scientifiques de les manipuler pour effectuer des tâches de calcul, en d'autres termes, pour traiter des informations. En conséquence, la capacité de créer de vrais composants informatiques à partir de matériaux fongiques n'est plus de la science-fiction. En fait, les composants des champignons seront capables de capter et de répondre aux signaux externes comme jamais auparavant.
Pourquoi utiliser des champignons?
À première vue, il peut sembler queutiliser des champignons est une mauvaise idée. Il faut les entretenir, ils se décomposent, ont peu de stabilité, peuvent dégager des odeurs, etc. Cependant, la plupart de ces problèmes ont déjà été résolus ! Comme le notent les scientifiques, travailler avec des organismes vivants « est généralement associé à certaines difficultés ». Dans cette optique et après avoir analysé toutes les options, l’équipe a finalement choisi les basidiomycètes, une division du règne fongique, pour leur étude.
Un type de champignon différent des autres - Basidiomycètes
Aujourd'hui, la science connaît 36 classes de champignons,réunis en quatre divisions - supérieure, imparfaite, inférieure et semblable à un champignon. Les basidiomycètes (lat. Basidiomycetes) ou basidiomycètes sont l'une des principales classes de champignons supérieurs. Ils diffèrent des autres par leur régime alimentaire et leur biologie. Ils ont des hyphes bien développés avec des septa, leurs cellules contiennent deux noyaux et une caractéristique des basidiomycètes est la formation de basides dans l'hyménophore. Ce sont des organes de sporulation spéciaux, constitués d'une cellule terminale gonflée avec deux ou quatre spores. Sur eux, de manière exogène, c'est-à-dire sous l'influence d'une cause externe, naissent des basidiospores immobiles (spores de reproduction sexuée).
Mycélium
Ces champignons sont moins associés aux maladies et autresproblèmes causés par leurs proches lorsqu'ils grandissent à l'intérieur. De plus, les produits à base de mycélium sont déjà utilisés commercialement dans la construction. Ces champignons peuvent être façonnés de différentes manières. Cette construction est similaire à une construction en ciment, mais il ne faudra que cinq jours à deux semaines pour créer l'espace géométrique. De plus, les champignons ne nuisent pas autant à l'environnement que la production de ciment. En fait, étant donné qu'ils se nourrissent de déchets pour se développer, ils peuvent être considérés comme respectueux de l'environnement.
Une image en gros plan du champignon Amanita muscaria, communément appelé agaric à la mouche, est un champignon basidiomycète.
"Architecture champignon"
"L'architecture champignon" elle-même n'est pasNouveau. Les stratégies existantes dans ce domaine comprennent la croissance d'un organisme à la forme souhaitée à l'aide de petits modules tels que des briques, des blocs ou des feuilles. Ils sont ensuite séchés pour tuer le corps, laissant le composé stable inodore.
Mais, selon l'expert, dans ce sens il est possiblealler plus loin en préservant le mycélium et en l'intégrant dans des nanoparticules et des polymères pour développer des composants électroniques. Le substrat informatique est cultivé sous forme textile pour lui donner une structure supplémentaire. Au cours de la dernière décennie, le professeur Adamatzki a créé plusieurs prototypes d'appareils sensoriels et informatiques utilisant la forme visqueuse du Physarum polycephalum, y compris divers processeurs de géométrie informatique et des appareils électroniques hybrides.
Le génie du moule Physarum Polycephalum
À première vue, Physarum polycephalum n'est pasprésente un intérêt particulier. Poussant principalement sur les produits de décomposition en forêt, cette moisissure jaune vif n'est clairement pas suggestive. La structure structurelle de l'organisme est encore moins impressionnante: il est unicellulaire, il ne contient qu'une quantité résiduelle d'ADN, de protéines et d'enzymes.De plus, il se développe à une vitesse insignifiante - seulement 1 millimètre par heure.
Cependant, malgré tous les inconvénients énumérés,cette moisissure de limace plasmodiale est remarquablement intelligente. Surmontant les labyrinthes artificiels, recréant des trajectoires complexes et conçues par l'homme, tout en évitant la tendance à la répétition, cet organisme a concentré sur lui-même l'attention de nombreux scientifiques du monde entier au début des années 2000.
Les fructifications de la moisissure muqueuse ou du myxomycète Physarum polycephalum ressemblent à des champignons à plusieurs têtes
Résoudre le problème de la manière la plus courte
En 2001, une équipe de chercheurs de l'Université d'Hokkaido (Japon) a été constituée afin d'étudier la capacité de cet organisme à se frayer un chemin à travers les labyrinthes.
L'échantillon de moule a été divisé en plusieursfragments puis placés uniformément dans le champ du labyrinthe. En quelques heures, la moisissure s'était développée, liant ensemble tous les fragments épars et remplissant presque tous les chemins possibles. Et lorsque les chercheurs ont placé de petits morceaux de gruau à l'entrée et à la sortie du labyrinthe, quelque chose d'incroyable s'est produit.
Lentement mais sûrement, le mucus a rampé hors de tout le mondeimpasse du labyrinthe, et concentré sur la trajectoire la plus efficace menant à la nourriture. «Séparez les formes épaisses ressemblant à des veines», comme l'écrivaient les chercheurs, «reliant deux points avec une trajectoire aussi proche que possible du chemin le plus court».
À la suite de l'expérience, les scientifiques ont décidé que cet organisme possédait une sorte de semblant d'esprit rudimentaire.
Capacité d'apprendre et de changer de comportement
Physarum polycephalum étudié à l'UniversitéHokkaido et sept ans plus tard. Ensuite, ils ont mené une autre étude visant à étudier la capacité de l'organisme des limaces à prédire et à se souvenir des événements, malgré l'absence de cerveau.
Dans le cadre de l'expérience, un échantillon de moule a été placésur une feuille de plastique, après quoi il a pu pousser dans des conditions idéales spécialement créées (température élevée, humidité). Puis, à intervalles réguliers, l'échantillon a été soudainement exposé à de l'air froid et sec, au cours duquel la moisissure a considérablement ralenti le taux de croissance.
Une moisissure visqueuse jaune, Physarum polycephalum, pousse sur une bûche tombée.
Puis quelque chose d'inattendu s'est produit:après plusieurs intervalles, la moisissure anti-limaces a commencé à "prédire" le moment où elle serait exposée à l'air froid, et a ralenti sa croissance à l'avance afin d'économiser de l'énergie.
En conséquence, les chercheurs ont constaté que l'organisme étudié a la capacité d'apprendre, malgré l'absence totale de tout semblant de cerveau.
Capacité de réseautage
En 2010, des scientifiques japonais ont recommencé à étudier Physarum polycephalum - cette fois, ils voulaient savoir si cet organisme était capable de former des réseaux efficaces.
Ils ont recréé une version miniature du circuitLes chemins de fer de Tokyo utilisent de la farine d'avoine pour marquer les emplacements des villes et un échantillon d'un organisme de limace sur un morceau d'avoine représentant Tokyo. Il est à noter que la construction d'un véritable réseau ferroviaire était due aux particularités du relief naturel (montagnes, rivières, etc.). Ces obstacles ont été méticuleusement recréés à l'aide de sources lumineuses distinctes d'intensités différentes. Le fait est que les plasmodes évitent un éclairage intense.
La grande tache jaune représente Tokyo et quele point où l'échantillon de Physarum a été placé à l'origine; à partir de là, la moisissure visqueuse s'est étendue à de petits points blancs (représentant les principales villes voisines), et s'est éclaircie uniquement jusqu'aux principales connexions entre elles. Ce processus n'a pris au corps que 26 heures.
Après de nombreux tests, les chercheursa conclu que le moule «présentait des caractéristiques similaires à celles du réseau ferroviaire en termes de coût, d'efficacité du transport et de résilience», et il y est parvenu en créant un «processus pour renforcer sélectivement les itinéraires préférés tout en supprimant les liaisons redondantes».
À l’aide de ces résultats, l’équipe a développé un modèle mathématique d’inspiration biologique pour la conception de réseaux adaptatifs.
«Ce qui a pris plus de 100 ans aux gens est difficilele système développé par les ingénieurs et les urbanistes a été recréé par la moisissure en un peu plus d'une journée », a déclaré la biologiste Heather Barnett lors d'une conférence TED sur ces organismes. "Myxomycètes - un analogue d'un ordinateur biologique."
Travail à venir et défis
Malgré le fait que cette moisissure visqueusede nombreux avantages, le fait qu'il change constamment, ne permet pas de créer des dispositifs à longue durée de vie à partir de celui-ci; par conséquent, les capacités de calcul de la moisissure muqueuse sont limitées aux installations de laboratoire expérimental.
Cependant, selon Dehshibi, les basidiomycètesen raison de leur développement et de leur comportement, ils sont plus accessibles, moins sensibles aux infections, plus gros et plus faciles à manipuler que la moisissure muqueuse. De plus, Pleurotus ostreatus peut être facilement expérimenté à l'extérieur, ouvrant la porte à de nouvelles applications. Cela fait des champignons une cible idéale pour les futurs appareils informatiques vivants.
Problèmes d'utilisation des champignons
Un chercheur de l'UOC a déclaré:«À mon avis, nous avons encore deux problèmes principaux à résoudre. La première consiste à implémenter réellement le calcul [du système fongique] dans un but précis; en d'autres termes, un calcul qui a du sens. La seconde consiste à caractériser les propriétés des substrats de champignons à l'aide de mappages logiques pour découvrir le véritable potentiel de calcul des réseaux de mycélium. » En d'autres termes, même si nous savons que les champignons ont un potentiel, les scientifiques doivent encore déterminer jusqu'où ils vont et comment ils peuvent être utilisés à des fins pratiques.
Cependant, l'attente peut ne pas être longue.Le prototype initial, développé par une équipe de scientifiques, qui fait partie de l'étude, simplifiera la conception et la construction futures de bâtiments aux capacités uniques grâce aux biomatériaux fongiques. Cette approche innovante favorise l'utilisation d'un organisme vivant comme matériau de construction également adapté au calcul. Lorsque le projet de recherche sur les champignons en tant que matériaux pour les appareils portables sera achevé en décembre 2022, le projet FUNGAR construira un grand bâtiment à champignons au Danemark et en Italie, ainsi qu'une version plus petite sur le campus UWE Bristol Frenchai.
Prototype FUNGAR.
À ce jour, seulementpetits modules - briques et feuilles. Cependant, la NASA est également intéressée par l'idée et cherche des moyens de construire des bases sur la Lune et sur Mars pour envoyer des différends inactifs à d'autres planètes.
Quelle est la ligne du bas?
«La vie à l'intérieur d'un champignon peut vous semblerétrange, mais pourquoi est-il si étrange de penser que nous pouvons vivre à l'intérieur de quelque chose de vivant? Cela signifierait un virage écologique très intéressant qui nous permettrait de supprimer le béton, le verre et le bois. Imaginez des écoles, des bureaux et des hôpitaux en constante croissance et reconstruction. C'est le summum de la vie durable. "
Selon les auteurs de l'article, le but du champignonles ordinateurs ne remplacent pas les puces de silicium. Les réactions fongiques sont trop lentes pour cela. Au contraire, ils pensent que les humains peuvent utiliser le mycélium croissant dans un écosystème comme un «capteur environnemental à grande échelle». Selon eux, les réseaux fongiques suivent un grand nombre de flux de données dans le cadre de leur existence quotidienne. Si nous pouvions nous connecter aux réseaux de mycélium et interpréter les signaux qu'ils utilisent pour traiter les informations, nous pourrions en savoir plus sur ce qui se passe dans l'écosystème.
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Domaine (super-règne) des organismes vivants, dont les cellules contiennent un noyau. Tous les organismes, à l'exception des procaryotes (bactéries et archées), sont nucléaires.
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Pleurote, pleurote ou pleurote (lat. Fleurotus ostreatus)
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