Perché e come usare i funghi?
Per cominciare vale la pena ricordare che i funghi, prima di tutto, sono il regno della natura vivente,
Tutto, dai funghi prataioli alla muffa sul soffitto, sono funghi.
Ricerca congiunta con la partecipazione dell'UniversitàWest England (UWE Bristol), Mogu Srl, l'Istituto Italiano di Tecnologia (IIT) e l'Universitat Oberta de Catalunya (UOC) hanno tutti dimostrato che i funghi hanno proprietà incredibili. Consentono loro di percepire ed elaborare stimoli esterni come luce, stiramento, temperatura, presenza di sostanze chimiche e persino segnali elettrici.
Gli scienziati sono fiduciosi che ciò aprirà la strada all’emergenzanuovi materiali fungini con molte caratteristiche interessanti, tra cui stabilità, durabilità, riparabilità e adattabilità. Esplorando il potenziale dei funghi come componenti di dispositivi indossabili, lo studio ha confermato il potenziale di questi biomateriali da utilizzare come sensori efficaci con un numero infinito di possibili applicazioni. Ricordiamo che i dispositivi indossabili sono una sorta di computer in miniatura: braccialetti, occhiali, orologi e persino capi di abbigliamento - con connessione wireless locale o remota ad altri computer. Tipicamente, tali dispositivi sono dotati di sensori che monitorano varie forme di attività fisica o parametri ambientali in cui si trova l'utente.
I funghi rendono i dispositivi indossabili intelligenti più intelligenti
È improbabile che le persone trovino i funghi come materiale adatto.per la produzione di gadget, in particolare dispositivi intelligenti come pedometri o telefoni cellulari. I dispositivi indossabili richiedono circuiti complessi che si collegano ai sensori e hanno almeno una certa potenza di elaborazione. Ciò è ottenuto attraverso procedure sofisticate e materiali speciali. In parole povere, sono ciò che li rende "intelligenti". La collaborazione del Prof.Andrew Adatzki e della Dott.ssa Anna Nicolaidou di UWE, Anthony Gandia, CTO di Mogu Srl, Prof.Alessandro Ciolerio di IIT e Ph.D. Mohammad Mahdi Dehshibi, ricercatore presso l'UOC, ha dimostrato che i funghi possono essere aggiunti all'elenco di questi materiali.
Di cosa sono capaci i funghi?
Infatti, un recente studio, “Reactive fungin wearable”, presentato sulla rivista Biosystems, la capacità dei funghi ostrica di percepire l'esternoirritanti che possono provenire, ad esempio, dal corpo umano. Per testare la capacità del fungo di rispondere come biomateriale, lo studio analizza e descrive il suo ruolo di biosensore in grado di distinguere tra stimoli chimici, meccanici ed elettrici.
“I funghi sono i più grandi, i più diffusiil gruppo più diffuso e più antico di organismi viventi del pianeta ", spiega il dott. Dehshibi, aggiungendo:" Crescono molto rapidamente e si legano al substrato ". I funghi sono persino in grado di elaborare le informazioni come fanno i computer, secondo un ricercatore dell'UOC.
Programmazione dei funghi
Lo scienziato è sicuro che i funghi possano anche esserlo«программировать» — а именно их геометрию и теоретико-графическую структуру сетей мицелия. Затем электрическую активность грибов уже можно использовать для реализации вычислительных схем. Звучит нереалистично? Разберем что такое мицелий.
Мицелий представляет собой вегетативное тело fungo, che ha la capacità di modificare la sua struttura, formando organi speciali che garantiscono un attaccamento affidabile al substrato, alla nutrizione e alla successiva riproduzione. In effetti, il micelio non è altro che il micelio familiare a tutti. È qui che il fungo inizia effettivamente a crescere, quindi prendendo, ad esempio, il micelio di un fungo porcino o un barattolo di olio, puoi coltivarli con grande successo in qualsiasi luogo adatto a questo scopo. E modificandone la struttura alle origini si può modificare il “comportamento del fungo”.
A proposito, i funghi non solo rispondono agli stimoli ei segnali vengono attivati di conseguenza. La loro struttura consente agli scienziati di manipolarli per eseguire compiti computazionali, in altre parole, per elaborare le informazioni. Di conseguenza, la capacità di creare componenti di computer reali da materiale fungino non è più fantascienza. Infatti, i componenti dei funghi saranno in grado di captare e rispondere a segnali esterni come mai prima d'ora.
Perché usare i funghi?
A prima vista può sembrare cosìusare i funghi è una cattiva idea. Hanno bisogno di cure, si decompongono, hanno poca stabilità, possono emettere odori e così via. Tuttavia, la maggior parte di questi problemi sono già stati risolti! Come notano gli scienziati, lavorare con gli organismi viventi “è generalmente associato a determinate difficoltà”. Con questo in mente e dopo aver analizzato tutte le opzioni, il team alla fine ha scelto i basidiomiceti, una divisione del regno dei funghi, per il loro studio.
Un tipo di fungo diverso dagli altri - Basidiomiceti
Oggi la scienza conosce 36 classi di funghi,uniti in quattro divisioni: superiore, imperfetto, inferiore e simile a un fungo. I basidiomiceti (lat. Basidiomiceti) o basidiomiceti sono una delle principali classi di funghi superiori. Differiscono dagli altri nella loro dieta e biologia. Hanno ife ben sviluppate con setti, le loro cellule contengono due nuclei e una caratteristica dei basidiomiceti è la formazione di basidi nell'imenoforo. Si tratta di organi di sporulazione speciali, costituiti da una cellula terminale rigonfia con due o quattro spore. Su di essi, esogenamente, cioè sotto l'influenza di una causa esterna, nascono basidiospore immobili (spore della riproduzione sessuale).
Micelio
Questi funghi sono meno associati a malattie e altroproblemi causati dai loro parenti durante la coltivazione indoor. Inoltre, i prodotti a base di micelio sono già utilizzati commercialmente nella costruzione. Questi funghi possono essere modellati in diversi modi. Questa costruzione è simile alla costruzione in cemento, ma ci vorranno solo da cinque giorni a due settimane per creare lo spazio geometrico. Inoltre, i funghi non danneggiano l'ambiente tanto quanto la produzione di cemento. Infatti, dato che si nutrono di rifiuti per crescere, possono essere considerati rispettosi dell'ambiente.
Un'immagine ravvicinata del fungo Amanita muscaria, comunemente noto come agarico di mosca, è un fungo basidiomicete.
"Architettura a fungo"
"L'architettura dei funghi" in sé non è un filenuovo. Le strategie esistenti in quest'area includono la crescita di un organismo nella forma desiderata utilizzando piccoli moduli come mattoni, blocchi o fogli. Vengono quindi essiccati per uccidere il corpo, lasciando il composto stabile inodore.
Ma, secondo l'esperto, in questa direzione è possibilefare un ulteriore passo avanti preservando il micelio e integrandolo in nanoparticelle e polimeri per sviluppare componenti elettronici. Il substrato del computer viene coltivato in forma tessile per conferirgli una struttura aggiuntiva. Negli ultimi dieci anni, il professor Adamatzki ha creato diversi prototipi di dispositivi sensoriali e informatici utilizzando la forma melmosa del Physarum polycephalum, inclusi vari processori di geometria computazionale e dispositivi elettronici ibridi.
Il genio dello stampo Physarum Polycephalum
A prima vista, Physarum polycephalum non lo èè di particolare interesse. Crescendo principalmente sui prodotti di decomposizione nelle foreste, questa muffa giallo brillante non è chiaramente suggestiva. Ancora meno impressionante è la struttura strutturale dell'organismo: è unicellulare, ha solo una quantità residua di DNA, proteine ed enzimi e cresce a una velocità insignificante - solo 1 millimetro all'ora.
Tuttavia, nonostante tutti gli svantaggi elencati,questa muffa plasmodiale è notevolmente sapiente. Superando labirinti artificiali, ricreando traiettorie complesse e ingegnerizzate dall'uomo, evitando la tendenza alla ripetizione, questo organismo ha concentrato su se stesso l'attenzione di molti scienziati in tutto il mondo all'inizio degli anni 2000.
I corpi fruttiferi di muffe mucose o myxomycete Physarum polycephalum sembrano funghi a più teste
Risolvere il problema nel modo più breve
Nel 2001, è stato formato un team di ricercatori dell'Università di Hokkaido (Giappone) per studiare la capacità di questo organismo di farsi strada attraverso i labirinti.
Il campione di stampo è stato suddiviso in diversiframmenti e quindi posizionati in modo uniforme nel campo del labirinto. Nel giro di poche ore, la muffa era cresciuta, legando insieme tutti i frammenti sparsi e riempiendo quasi ogni possibile percorso. E quando i ricercatori hanno posizionato piccoli pezzi di farina d'avena all'ingresso e all'uscita del labirinto, è successo qualcosa di incredibile.
Lentamente ma inesorabilmente, il muco è strisciato fuori da tuttivicolo cieco del labirinto e concentrato sulla traiettoria più efficiente che porta al cibo. "Separare forme simili a vene spesse", come hanno scritto i ricercatori, "collegando due punti con una traiettoria il più vicino possibile al percorso più breve".
Come risultato dell'esperimento, gli scienziati hanno deciso che questo organismo possiede una sorta di parvenza rudimentale della mente.
Capacità di apprendere e modificare il comportamento
Physarum polycephalum studiato all'universitàHokkaido e sette anni dopo. Quindi hanno condotto un altro studio volto a studiare la capacità dell'organismo lumaca di prevedere e ricordare gli eventi, nonostante l'assenza di un cervello.
Come parte dell'esperimento, è stato posizionato un campione di stamposu un foglio di plastica, dopo di che è stato permesso di crescere in condizioni ideali appositamente create (alta temperatura, umidità). Quindi, a intervalli regolari, il campione è stato improvvisamente esposto all'aria fredda e secca, durante la quale la muffa ha notevolmente rallentato la velocità di crescita.
Una muffa viscida gialla, Physarum polycephalum, cresce su un tronco caduto.
Poi è successo qualcosa di inaspettato:dopo diversi intervalli, la muffa ha iniziato a "prevedere" il momento in cui sarebbe stata esposta all'aria fredda, e ha rallentato in anticipo la sua crescita per risparmiare energia.
Di conseguenza, i ricercatori hanno scoperto che l'organismo studiato ha la capacità di apprendere, nonostante la completa assenza di qualsiasi parvenza di cervello.
Capacità di collegamento in rete
Nel 2010, gli scienziati giapponesi hanno iniziato a studiare di nuovo il Physarum polycephalum, questa volta volevano scoprire se questo organismo è in grado di formare reti efficaci.
Hanno ricreato una versione in miniatura del circuitoTokyo Railways utilizza farina d'avena per contrassegnare le posizioni delle città e un campione di un organismo lumaca su un pezzo di avena che rappresenta Tokyo. Vale la pena notare che la costruzione di una vera rete ferroviaria è stata dovuta alle peculiarità del rilievo naturale (montagne, fiumi, ecc.). Questi ostacoli sono stati ricreati meticolosamente utilizzando sorgenti luminose separate di diversa intensità. Il fatto è che i plasmodi evitano l'illuminazione intensa.
Il Great Yellow Spot rappresenta Tokyo e quelloil punto in cui il campione di Physarum era stato originariamente posizionato; da qui la muffa viscida si è propagata a piccoli puntini bianchi (rappresentativi delle principali città vicine), e si è assottigliata ulteriormente solo fino ai principali collegamenti tra di loro. Questo processo ha richiesto al corpo solo 26 ore.
Dopo numerosi test, i ricercatoriha concluso che lo stampo "mostrava caratteristiche simili a quelle della rete ferroviaria in termini di costo, efficienza dei trasporti e resilienza" e ha ottenuto questo risultato creando un "processo per amplificare selettivamente i percorsi preferiti rimuovendo i collegamenti ridondanti".
Utilizzando i risultati, il team ha sviluppato un modello matematico ispirato alla biologia per la progettazione di reti adattive.
“Ciò che ha richiesto alle persone più di 100 anni è difficileil sistema sviluppato da ingegneri e urbanisti è stato ricreato dalla muffa in poco più di un giorno ", ha detto la biologa Heather Barnett a una conferenza TED su questi organismi. "Myxomycetes - un analogo di un computer biologico."
Lavora avanti e sfide
Nonostante il fatto che questa muffa viscidamolti vantaggi, il fatto che sia in continua evoluzione, non consente di creare dispositivi di lunga durata; di conseguenza, le capacità di calcolo della muffa mucosa sono limitate alle strutture di laboratorio sperimentale.
Tuttavia, secondo Dehshibi, i basidiomicetiper il loro sviluppo e comportamento sono più accessibili, meno suscettibili alle infezioni, di dimensioni maggiori e più comode da maneggiare rispetto alle muffe mucose. Inoltre, il Pleurotus ostreatus può essere facilmente sperimentato all'aperto, aprendo la porta a nuove applicazioni. Questo rende i funghi un bersaglio ideale per i futuri dispositivi informatici viventi.
Problemi di utilizzo dei funghi
Un ricercatore della UOC ha dichiarato:“A mio parere, abbiamo ancora due problemi principali da risolvere. Il primo è implementare effettivamente il calcolo [del sistema fungino] per uno scopo specifico; in altre parole, un calcolo che abbia senso. Il secondo è caratterizzare le proprietà dei substrati fungini utilizzando mappature logiche per scoprire il vero potenziale computazionale delle reti di micelio ". In altre parole, mentre sappiamo che i funghi hanno un potenziale, gli scienziati devono ancora capire fino a che punto si spingono e come possono essere usati per scopi pratici.
Tuttavia, l'attesa potrebbe non essere lunga.Il prototipo iniziale, sviluppato da un team di scienziati, che fa parte dello studio, semplificherà la futura progettazione e costruzione di edifici con capacità uniche grazie ai biomateriali fungini. Questo approccio innovativo promuove l'uso di un organismo vivente come materiale da costruzione adattato anche per il calcolo. Quando il progetto per la ricerca di funghi come materiali per dispositivi indossabili sarà completato nel dicembre 2022, il progetto FUNGAR costruirà un grande edificio a fungo in Danimarca e in Italia, oltre a una versione più piccola nel campus UWE Bristol Frenchai.
Prototipo FUNGAR.
Ad oggi, solopiccoli moduli - mattoni e fogli. Tuttavia, anche la NASA è interessata all'idea e sta cercando modi per costruire basi sulla Luna e su Marte per inviare controversie inattive ad altri pianeti.
Qual è la linea di fondo?
“La vita all'interno di un fungo può sembrartistrano, ma perché è così strano pensare di poter vivere dentro qualcosa di vivo? Ciò rappresenterebbe un cambiamento ecologico molto interessante che ci consentirebbe di farla finita con cemento, vetro e legno. Immagina scuole, uffici e ospedali in costante crescita e ricostruzione. Questo è l'apice della vita sostenibile ".
Secondo gli autori dell'articolo, lo scopo del fungoi computer non sostituiscono i chip di silicio. Le reazioni fungine sono troppo lente per questo. Piuttosto, pensano che gli esseri umani possano utilizzare il micelio che cresce in un ecosistema come "sensore ambientale su larga scala". Secondo loro, le reti fungine tracciano un gran numero di flussi di dati come parte della loro esistenza quotidiana. Se potessimo connetterci alle reti di micelio e interpretare i segnali che usano per elaborare le informazioni, potremmo saperne di più su cosa sta succedendo nell'ecosistema.
Leggi di più
Aborto e scienza: cosa succederà ai bambini che partoriranno
Gli scienziati sviluppano un nuovo tipo di computer quantistico ottico
Nominato una pianta che non ha paura dei cambiamenti climatici. Nutre un miliardo di persone
Dominio (super-regno) degli organismi viventi, le cui cellule contengono un nucleo. Tutti gli organismi, ad eccezione dei procarioti (batteri e archaea), sono nucleari.
azienda di design innovativo
Fungo ostrica, Fungo ostrica o Fungo ostrica (lat. Pleurotus ostreatus)
fili di funghi
strato portatore di spore