מדוע ואיך להשתמש בפטריות?
מלכתחילה, ראוי להזכיר שפטריות, קודם כל, הן ממלכת הטבע החי,
כל דבר, משפיניון ועד עובש על התקרה הם פטריות.
מחקר משותף בהשתתפות האוניברסיטהמערב אנגליה (UWE בריסטול), מוגו סרל, המכון הטכנולוגי האיטלקי (IIT) ואוניברסיטת אוברטה דה קטלוניה (UOC) הוכיחו כולם כי לפטריות יש תכונות מדהימות. הם מאפשרים להם לתפוס ולעבד גירויים חיצוניים כמו אור, מתיחה, טמפרטורה, נוכחות כימיקלים ואפילו אותות חשמליים.
מדענים בטוחים שזה יסלול את הדרך להופעתהחומרים פטרייתיים חדשים עם מאפיינים מעניינים רבים, כולל יציבות, עמידות, יכולת תיקון והתאמה. על ידי חקירת הפוטנציאל של פטריות כמרכיבים של מכשירים לבישים, המחקר אישר את הפוטנציאל של חומרים ביולוגיים אלה לשמש כחיישנים יעילים עם מספר אינסופי של יישומים אפשריים. נזכיר לכם שמכשירים לבישים הם סוג של מחשבים מיניאטוריים: צמידים, משקפיים, שעונים ואפילו פריטי לבוש – עם חיבור אלחוטי מקומי או מרחוק למחשבים אחרים. בדרך כלל, מכשירים כאלה מצוידים בחיישנים המנטרים צורות שונות של פעילות גופנית או פרמטרים סביבתיים שבהם נמצא המשתמש.
פטריות הופכות לבישים חכמים לחכמים עוד יותר
סביר להניח שאנשים לא ימצאו פטריות כחומר מתאים.לייצור גאדג'טים, במיוחד מכשירים חכמים כגון מד צעדים או טלפונים ניידים. מכשירים לבישים דורשים מעגלים מורכבים המתחברים לחיישנים ובעלי כוח עיבוד לפחות. זה מושג באמצעות נהלים מתוחכמים וחומרים מיוחדים. באופן גס, הם אלו שהופכים אותם ל"חכמים ". שיתוף הפעולה של פרופ 'אנדרו אדצקי וד"ר אננה ניקוליידו מ- UWE, אנתוני גנדיה, CTO של מוגו סרל, פרופ' אלסנדרו קיולריו מה- IIT והדוקטור מוחמד מהדי דהשיבי, חוקר ב- UOC, הוכיח כי ניתן להוסיף פטריות לרשימת החומרים הללו.
למה מסוגלות פטריות?
למעשה, מחקר שנערך לאחרונה, "Reactive fungal wearable", הוצג בכתב העת ביוסיסטמס, היכולת של פטריות צדפות לחוש חיצוניותגירויים שיכולים להגיע, למשל, מגוף האדם. כדי לבדוק את יכולת הפטרייה להגיב כחומר ביולוגי, המחקר מנתח ומתאר את תפקידה כביוסנסר המסוגל להבחין בין גירויים כימיים, מכניים וחשמליים.
"פטריות הן הגדולות ביותר, הנפוצות ביותרהקבוצה הכי רחבה והוותיקה ביותר של אורגניזמים חיים על פני כדור הארץ ", מסביר ד"ר דהשיבי והוסיף:" הם צומחים מהר מאוד ונקשרים למצע. " פטריות מסוגלות אפילו לעבד מידע כפי שעושות מחשבים, על פי חוקר ב- UOC.
תכנות פטריות
המדען בטוח שפטריות יכולות להיות"תוכנית" - כלומר, הגיאומטריה והמבנה התיאורטי-גרפי שלהם של רשתות התפטיר. לאחר מכן ניתן להשתמש בפעילות החשמלית של הפטריות כדי ליישם מעגלים חישוביים. נשמע לא ריאלי? בואו נסתכל מה זה תפטיר.
התפטיר הוא הגוף הצומחפטרייה, שיש לה את היכולת לשנות את המבנה שלה, תוך יצירת איברים מיוחדים המבטיחים התקשרות אמינה למצע, תזונה ורבייה לאחר מכן. למעשה, התפטיר אינו אלא התפטיר המוכר לכולם. כאן בעצם מתחילה לצמוח הפטרייה, אז אם לוקחים למשל את התפטיר של פטריית פורצ'יני או פחית שמן, אפשר לגדל אותם בהצלחה רבה בכל מקום שמתאים למטרה זו. ועל ידי שינוי המבנה שלה במקור, אתה יכול לשנות את "התנהגות הפטרייה".
אגב, פטריות לא רק מגיבות לגירויים והאותות מופעלים בהתאם. המבנה שלהם מאפשר למדענים לתפעל אותם לביצוע משימות חישוביות, במילים אחרות, לעבד מידע. כתוצאה מכך, היכולת ליצור רכיבי מחשב אמיתיים מחומר פטרייתי אינה עוד מדע בדיוני. למעשה, רכיבים פטרייתיים יוכלו להרים ולהגיב לאותות חיצוניים כמו שמעולם לא היו.
מדוע להשתמש בפטריות?
במבט ראשון זה אולי נראה כךשימוש בפטריות הוא רעיון רע. צריך לטפל בהם, הם מתפרקים, בעלי יציבות מועטה, יכולים להפיץ ריחות וכו'. עם זאת, רוב הבעיות הללו כבר נפתרו! כפי שמציינים מדענים, עבודה עם אורגניזמים חיים "קשורה בדרך כלל לקשיים מסוימים". מתוך מחשבה על כך ולאחר ניתוח כל האפשרויות, הצוות בחר בסופו של דבר בסידיומיציטים, חטיבה של ממלכת הפטריות, למחקרם.
סוג של פטריות שלא כמו אחרים - Basidiomycetes
כיום המדע מכיר 36 כיתות של פטריות,מאוחדים לארבע חטיבות - עילית, לא מושלמת, נחותה ודומה לפטריות. Basidiomycetes (lat. Basidiomycetes) או basidiomycetes הם אחד המעמדים העיקריים של פטריות גבוהות יותר. הם שונים מאחרים בתזונה ובביולוגיה שלהם. יש להם היפאות מפותחות היטב עם מחיצות, התאים שלהם מכילים שני גרעינים, ותכונה אופיינית של basidiomycetes היא היווצרות של basidia ב hymenophore. אלו הם איברי נבגים מיוחדים, המורכבים מתא סופני נפוח עם שניים או ארבעה נבגים. עליהם, באופן אקסוגני, כלומר בהשפעת סיבה חיצונית, נולדים בסידיוספורות (נבגים של רבייה מינית) לא תנועתיים.
תַפטִיר
פטריות אלה קשורות פחות למחלות ואחרותבעיות הנגרמות על ידי קרוביהם כאשר הם גדלים בתוך הבית. יתר על כן, מוצרים מבוססי תפטיר כבר משמשים באופן מסחרי בבנייה. ניתן לעצב את הפטריות הללו בדרכים שונות. קונסטרוקציה זו דומה לבניית מלט, אך ייקח את החלל הגיאומטרי רק חמישה ימים עד שבועיים. בנוסף, פטריות אינן פוגעות בסביבה באותה מידה כמו בייצור המלט. למעשה, בהתחשב בכך שהם ניזונים מפסולת לגידול, הם יכולים להיחשב ידידותיים לסביבה.
דימוי תקריב של הפטרייה אמניטה מוסקריה, הידוע בכינויו אגרי הזבוב, הוא פטריית basidiomycete.
"אדריכלות פטריות"
"אדריכלות פטריות" עצמה אינה אחָדָשׁ. האסטרטגיות הקיימות בתחום זה כוללות גידול של אורגניזם לצורה הרצויה באמצעות מודולים קטנים כמו לבנים, בלוקים או יריעות. לאחר מכן הם מיובשים כדי להרוג את הגוף, ומשאירים את התרכובת היציבה חסרת ריח.
אבל, לדברי המומחה, בכיוון זה זה אפשריקח את זה צעד אחד קדימה על ידי שימור התפטיר ושילובו בחלקיקים ופולימרים לפיתוח רכיבים אלקטרוניים. מצע המחשב גדל בצורה טקסטילית כדי להעניק לו מבנה נוסף. במהלך העשור האחרון יצר פרופסור אדמאצקי מספר אבות טיפוס של מכשירי חישה ומחשוב תוך שימוש בצורת הרפש של פיסרום פולי-פלום, כולל מעבדי גאומטריה חישוביים שונים ומכשירים אלקטרוניים היברידיים.
הגאונות של העובש Physarum Polycephalum
במבט ראשון, Physarum polycephalum אינו כזהמעניין במיוחד. עובש צהוב בוהק שגדל בעיקר על מוצרי פירוק ביערות, אינו ברור. המבנה המבני של האורגניזם מרשים עוד פחות: הוא חד תאי, יש בו רק כמות שיורית של DNA, חלבונים ואנזימים, יתר על כן הוא גדל בקצב לא משמעותי - מילימטר לשעה בלבד.
עם זאת, למרות כל החסרונות המפורטים,עובש הקליע הפלאסמיאלי הזה הוא חליף להפליא. התגברות על מבוכים מלאכותיים, שחזור מסלולים מורכבים ומעוצבים על ידי האדם, תוך הימנעות מנטיית החזרה, אורגניזם זה מיקד בעצמו את תשומת ליבם של מדענים רבים ברחבי העולם בתחילת שנות האלפיים.
גופי פירות של עובש רירי או myxomycete Physarum polycephalum נראים כמו פטריות בעלות ראש רב
פתרון הבעיה בדרך הקצרה ביותר
בשנת 2001 הוקם צוות חוקרים מאוניברסיטת הוקאידו (יפן) במטרה לחקור את יכולתו של אורגניזם זה לעשות מסלולים במבוכים.
דגימת העובש חולקה למספרשברים ואז הונחו באופן שווה בשדה המבוך. תוך מספר שעות התבנית צמחה, כילכה את כל השברים המפוזרים ומילאה כמעט כל דרך אפשרית. וכאשר החוקרים הניחו חתיכות שיבולת שועל קטנות בכניסה וביציאה של המבוך, קרה משהו מדהים.
לאט אבל בטוח, הריר זחל מכולםמבוי סתום של המבוך, והתרכז במסלול היעיל ביותר המוביל למזון. "הפרד בין צורות עבות דמויות וריד", כפי שכתבו החוקרים, "מחבר שתי נקודות עם מסלול קרוב ככל האפשר לדרך הקצרה ביותר."
כתוצאה מהניסוי, המדענים החליטו כי לאורגניזם זה יש סוג של מראית עין ראשונית.
יכולת ללמוד ולשנות התנהגות
פיסארום פוליספלום למד באוניברסיטההוקאידו ושבע שנים לאחר מכן. ואז הם ערכו מחקר נוסף שמטרתו לחקור את יכולתו של האורגניזם הקליע לחזות ולזכור אירועים, למרות היעדר מוח.
במסגרת הניסוי הונחה דגימת עובשעל גיליון פלסטיק, שלאחריו הורשה לגדול בתנאים אידיאליים שנוצרו במיוחד (טמפרטורה גבוהה, לחות). ואז, במרווחי זמן קבועים, הדגימה נחשפה לפתע לאוויר קר ויבש, שבמהלכה התבנית האטה מאוד את קצב הצמיחה.
תבנית דלילה צהובה, Physarum polycephalum, צומחת מעל עץ עץ שנפל.
ואז קרה משהו לא צפוי:לאחר מספר מרווחים, עובש הקליע החל "לחזות" את הרגע בו הוא ייחשף לאוויר הקר והאט את צמיחתו מראש בכדי לחסוך באנרגיה.
כתוצאה מכך, החוקרים מצאו כי לאורגניזם שנחקר יש יכולת ללמוד, למרות היעדר מוחלט של מראית עין של מוח.
יכולת נטוורקינג
בשנת 2010, מדענים יפנים החלו לחקור שוב את Physarum polycephalum - הפעם הם רצו לברר האם אורגניזם זה מסוגל ליצור רשתות יעילות.
הם שיחזרו גרסה מיניאטורית של המעגלרכבת טוקיו משתמשת בקוואקר כדי לסמן את מיקומן של ערים ודגימה של אורגניזם שבלול על פיסת שיבולת שועל המייצגת את טוקיו. ראוי לציין כי הקמת רשת רכבות אמיתית נבעה ממיוחדות התבליט הטבעי (הרים, נהרות וכו '). מכשולים אלה שוחזרו בקפידה באמצעות מקורות אור נפרדים בעוצמות שונות. העובדה היא שפלסמודיה נמנעת מתאורה בהירה.
הנקודה הצהובה הגדולה מייצגת את טוקיו וזההנקודה בה הונח במקור הדגימה של Physarum; מכאן, התבנית הדקיקה התפשטה לנקודות לבנות קטנות (המייצגות את הערים הסמוכות העיקריות), ודללה עוד יותר רק לקשרים העיקריים ביניהן. תהליך זה לקח לגוף 26 שעות בלבד.
לאחר מספר בדיקות, החוקריםהגיע למסקנה כי התבנית "הראתה מאפיינים דומים לאלה של רשת הרכבות מבחינת עלות, יעילות תחבורה וגמישות", והיא השיגה זאת על ידי יצירת "תהליך להגברת סלקטיביות מסלולים מועדפים תוך הסרת קישורים מיותרים".
באמצעות הממצאים, הצוות פיתח מודל מתמטי בהשראה ביולוגית לעיצוב רשת אדפטיבית.
"מה שלקח לאנשים יותר מ -100 שנה קשההמערכת, שפותחה על ידי מהנדסים ומתכנני ערים, נוצרה מחדש על ידי עובש תוך קצת יותר מיממה, "אמרה הביולוגית הת'ר ברנט בכנס TED בנושא אורגניזמים אלה. "Myxomycetes - אנלוגי למחשב ביולוגי."
לעבוד קדימה ואתגרים
למרות העובדה שהתבנית הרזה הזויתרונות רבים, העובדה שהיא משתנה כל הזמן, אינה מאפשרת ליצור ממנה מכשירים ארוכי טווח; כתוצאה מכך יכולות החישוב של עובש רירי מוגבלות למתקני מעבדה ניסיוניים.
עם זאת, על פי דהשיבי, basidiomycetesבשל התפתחותם והתנהגותם, הם נגישים יותר, פחות רגישים לזיהומים, גדולים יותר ונוחים יותר לטיפול מאשר עובש רירי. בנוסף, ניתן להתנסות בפלורוטוס אוסטראטוס בקלות בחוץ, מה שמפתח אפשרויות ליישומים חדשים. זה הופך את הפטריות למטרה אידיאלית עבור מכשירי מחשוב חיים עתידיים.
בעיות בשימוש בפטריות
חוקר UOC הצהיר:"לדעתי, עדיין יש לנו שתי בעיות עיקריות לפתור. הראשון הוא ליישם בפועל את חישוב [מערכת הפטרייה] למטרה מסוימת; במילים אחרות, חישוב הגיוני. השנייה היא לאפיין את המאפיינים של מצעי פטריות באמצעות מיפויים לוגיים כדי לחשוף את הפוטנציאל החישובי האמיתי של רשתות התפטיר. " במילים אחרות, בעוד שאנו יודעים שלפטריות יש פוטנציאל, מדענים עדיין צריכים להבין כמה רחוק היא מגיעה וכיצד ניתן להשתמש בה למטרות מעשיות.
עם זאת, ייתכן שההמתנה לא ארוכה.האב-טיפוס הראשוני, שפותח על ידי צוות מדענים, המהווה חלק מהמחקר, יפשט את התכנון והבנייה העתידית של מבנים עם יכולות ייחודיות הודות לחומרים ביולוגיים פטרייתיים. גישה חדשנית זו מקדמת את השימוש באורגניזם חי כחומר בניין המותאם גם לחישוב. כאשר הפרויקט לחקר פטריות כחומרים למכשירים לבישים יסתיים בדצמבר 2022, פרויקט FUNGAR יבנה בניין פטריות גדול בדנמרק ובאיטליה, וכן גרסה קטנה יותר בקמפוס UWE בריסטול פרנצ'אי.
אב טיפוס FUNGAR.
עד היום, רקמודולים קטנים - לבנים וסדינים. עם זאת, נאס"א מעוניינת גם ברעיון ומחפשת דרכים לבנות בסיסים על הירח והמאדים כדי לשלוח סכסוכים לא פעילים לכוכבי לכת אחרים.
מה השורה התחתונה?
"החיים בתוך פטרייה עשויים להיראות לךמוזר, אבל למה זה כל כך מוזר לחשוב שאנחנו יכולים לחיות בתוך משהו חי? משמעות הדבר היא שינוי אקולוגי מעניין מאוד שיאפשר לנו לבטל בטון, זכוכית ועץ. תאר לעצמך בתי ספר, משרדים ובתי חולים צומחים ונבנים כל הזמן. זהו שיא החיים הקיימים. "
לדברי מחברי המאמר, מטרת הפטרייהמחשבים אינם תחליף לשבבי סיליקון. תגובות פטרייתיות איטיות מכדי לכך. במקום זאת, הם חושבים שבני אדם יכולים להשתמש בתפטיר הגדל במערכת אקולוגית כ"חיישן סביבתי בקנה מידה גדול ". לדבריהם, רשתות פטרייתיות עוקבות אחר מספר גדול של זרמי נתונים כחלק מקיומן היומיומי. אם היינו יכולים להתחבר לרשתות תפטיר ולפרש את האותות שבהם הם משתמשים לעיבוד מידע, נוכל ללמוד עוד על המתרחש במערכת האקולוגית.
קרא עוד
הפלה ומדע: מה יקרה לילדים שילדו
מדענים מפתחים סוג חדש של מחשב קוונטי אופטי
נקרא צמח שלא מפחד משינויי אקלים. זה מאכיל מיליארד אנשים
תחום (ממלכת-על) של אורגניזמים חיים, שתאים מכילים גרעין. כל האורגניזמים, למעט פרוקריוטים (חיידקים וארכאים), הם גרעיניים.
חברת עיצוב חדשנית
פטריית צדפות, פטריות צדפות או פטריות צדפות (Lat. Fleurotus ostreatus)
חוטי פטריות
שכבה נושאת נבגים