キノコを使用する理由と方法は？
まず第一に、キノコは生きた自然の王国であるということは言及する価値があります。
シャンピニオンから天井のカビまで、すべてがキノコです。
大学の参加による共同研究西イングランド（UWEブリストル）、モグSrl、イタリア工科大学（IIT）、オベルタデカタルーニャ大学（UOC）は、キノコが素晴らしい特性を持っていることを示しました。それらは、光、伸縮、温度、化学物質の存在、さらには電気信号などの外部刺激を認識して処理することを可能にします。
科学者たちは、これが出現への道を開くと確信している安定性、耐久性、修復性、適応性など、多くの興味深い特性を備えた新しい真菌材料です。この研究では、ウェアラブル デバイスのコンポーネントとしての菌類の可能性を探ることにより、これらの生体材料が無限の応用可能性を持つ効果的なセンサーとして使用できる可能性が確認されました。ウェアラブル デバイスは、ブレスレット、メガネ、時計、さらには衣類など、他のコンピューターにワイヤレスでローカルまたはリモート接続できる、一種の小型コンピューターであることを思い出してください。通常、このようなデバイスには、さまざまな形式の身体活動やユーザーがいる環境パラメータを監視するセンサーが装備されています。
キノコはスマートウェアラブルをさらにスマートにします
人々は菌類を適切な材料として見つける可能性は低いです。ガジェット、特に歩数計や携帯電話などのスマートデバイスの製造用。ウェアラブルデバイスには、センサーに接続し、少なくともある程度の処理能力を備えた複雑な回路が必要です。これは、洗練された手順と特別な材料によって実現されます。大まかに言えば、それらが「スマート」なのです。 UWEのAndrewAdatzki教授とAnnaNicolaidou博士、MoguSrlのCTOであるAnthonyGandia、IITのAlessandro Ciolerio教授、およびUOCの研究者であるPh.D. Mohammad Mahdi Dehshibiの協力により、キノコをこれらの材料のリストに追加できることが実証されました。
キノコは何ができますか？
実際、最近の研究「反応性真菌ウェアラブル」がジャーナルに発表されました。バイオシステム、カキのキノコが外部を感知する能力たとえば、人体から発生する可能性のある刺激物。生物材料として応答する真菌の能力をテストするために、この研究は、化学的、機械的、および電気的刺激を区別することができるバイオセンサーとしてのその役割を分析し、説明します。
「キノコは最も大きく、最も広く構成されています地球上で最も広範で最古の生物群です」とDehshibi博士は説明し、「それらは非常に急速に成長し、基質に結合します。」 UOCの研究者によると、菌類はコンピューターと同じように情報を処理することさえできます。
きのこプログラミング
科学者は、キノコは次のような可能性があると確信しています。「プログラム」—つまり、菌糸体ネットワークの幾何学的形状と理論的グラフィック構造。キノコの電気的活動は、計算回路の実装に使用できます。非現実的だと思われますか？菌糸体とは何かを見てみましょう。
菌糸体は栄養体です真菌は、基質への信頼性の高い付着、栄養、その後の繁殖を確実にする特別な器官を形成しながら、その構造を変化させる能力を持っています。実は菌糸体は誰にとっても身近な菌糸体に過ぎません。ここはキノコが実際に成長し始める場所なので、たとえばポルチーニ茸の菌糸体やオイル缶を使用すると、この目的に適した場所であればどこでもうまく成長させることができます。そして、その根源の構造を変えることで、「キノコの振る舞い」を変えることができます。
ちなみにキノコは刺激に反応するだけでなくそれに応じて信号がトリガーされます。それらの構造により、科学者はそれらを操作して計算タスクを実行する、つまり情報を処理することができます。その結果、真菌材料から実際のコンピューターコンポーネントを作成する機能は、もはやサイエンスフィクションではありません。実際、菌類の成分は、これまでにない方法で外部信号を拾い上げて応答することができます。
なぜキノコを使うのですか？
一見するとそう見えるかもしれませんが、菌類を使うのは悪い考えです。これらは手入れが必要で、腐敗し、安定性が低く、臭気を発する可能性があります。ただし、これらの問題のほとんどはすでに解決されています。科学者たちが指摘しているように、生物を扱うことは「一般に一定の困難を伴う」。これを念頭に置き、すべての選択肢を分析した後、研究チームは最終的に菌類界の一部門である担子菌を研究対象として選択しました。
他の担子菌とは異なるキノコの一種
現在、科学では 36 種類のキノコが知られています。優れた部門、不完全な部門、劣った部門、キノコのような部門に分かれています。担子菌（緯度担子菌）または担子菌は、高等真菌の主要なクラスの1つです。彼らは食生活や生態において他の動物とは異なります。担子菌類は隔壁を備えたよく発達した菌糸を持ち、細胞には 2 つの核があり、担子菌の特徴は膜胞内での担子子の形成です。これらは特別な胞子形成器官であり、2 つまたは 4 つの胞子を持つ膨らんだ末端細胞から構成されます。それらの上では、外因的に、つまり外因の影響下で、不動の担子胞子（有性生殖の胞子）が生まれます。
ミセリウム
これらのキノコは、病気やその他との関連性が低いです屋内で成長するときに彼らの親戚によって引き起こされる問題。さらに、ミセリウムベースの製品はすでに建設に商業的に使用されています。これらのキノコはさまざまな方法で形作ることができます。この構造はセメントの構造に似ていますが、幾何学的な空間を作成するのに5日から2週間しかかかりません。さらに、キノコはセメントの生産ほど環境に害を与えません。実際、それらは成長するために廃棄物を食べていることを考えると、環境に優しいと見なすことができます。
一般にハエの寒天として知られているキノコAmanitamuscariaの拡大画像は、basidiomycete菌です。
「きのこ建築」
「キノコの建築」自体は新着。この分野の既存の戦略には、レンガ、ブロック、シートなどの小さなモジュールを使用して、生物を目的の形状に成長させることが含まれます。次に、それらを乾燥させて体を殺し、安定した化合物を無臭のままにします。
しかし、専門家によると、この方向でそれは可能です菌糸を保存し、それをナノ粒子やポリマーに統合して電子部品を開発することにより、さらに一歩進んでください。コンピュータ基板は、追加の構造を与えるためにテキスタイルの形で成長します。過去10年間で、アダマツキ教授は、さまざまな計算ジオメトリプロセッサやハイブリッド電子デバイスなど、スライムフォームのPhysarumpolycephalumを使用して感覚およびコンピューティングデバイスのいくつかのプロトタイプを作成してきました。
カビの天才PhysarumPolycephalum
一見したところ、Physarumpolycephalumはそうではありません特に興味深いものです。主に森林の分解生成物で成長しているこの明るい黄色のカビは、明らかに示唆的ではありません。生物の構造構造はさらに印象的ではありません。単細胞であり、DNA、タンパク質、酵素の量が残っているだけで、わずかな速度で成長します。1時間あたりわずか1ミリメートルです。
ただし、リストされているすべての欠点にもかかわらず、このプラスモディアルスラグモールドは非常に知性があります。人工迷路を克服し、複雑で人間が設計した軌道を再現し、繰り返しの傾向を避けながら、この生物は2000年代初頭に世界中の多くの科学者の注目を集めました。
粘液カビまたは粘液菌Physarumpolycephalumの子実体は多頭菌のように見える
最短の方法で問題を解決する
2001年に、この生物が迷路を通り抜ける能力を研究するために、北海道大学（日本）の研究者チームが結成されました。
金型サンプルはいくつかに分割されました断片し、迷路のフィールドに均等に配置されます。数時間以内に、カビは成長し、散らばったすべての破片を結びつけ、ほぼすべての可能な経路を埋めました。そして、研究者たちが迷路の入口と出口に小さなオートミールを置いたとき、何か驚くべきことが起こりました。
ゆっくりと、しかし確実に、粘液はみんなから這い出しました迷路の行き止まりであり、食物につながる最も効率的な軌道に集中しました。研究者が書いたように、「太い静脈のような形を分離する」と、「最短経路に可能な限り近い軌道で2点を結ぶ」。
実験の結果、科学者たちは、この生物はある種の初歩的な心の類似性を持っていると判断しました。
行動を学び、変える能力
大学で学んだPhysarumpolycephalum北海道と7年後。それから彼らは、脳がないにもかかわらず、スラッグ生物がイベントを予測して記憶する能力を研究することを目的とした別の研究を実施しました。
実験の一環として、金型サンプルを配置しましたプラスチックのシート上で、その後、特別に作成された理想的な条件（高温、湿度）で成長させました。その後、一定の間隔で、サンプルは突然冷たく乾燥した空気にさらされ、その間、金型は成長速度を大幅に遅くしました。
黄色のぬるぬるしたカビ、Physarumpolycephalumが倒れた丸太の上に生えています。
その後、予期しないことが起こりました。数回の間隔の後、スラグモールドは冷気にさらされる瞬間を「予測」し始め、エネルギーを節約するためにその成長を事前に遅くしました。
その結果、研究者たちは、脳の類似性がまったくないにもかかわらず、研究対象の生物が学習する能力を持っていることを発見しました。
ネットワーキング能力
2010年に、日本の科学者はPhysarum polycephalumの研究を再開しました。今回は、この生物が効果的なネットワークを形成できるかどうかを調べたいと考えました。
彼らは回路のミニチュアバージョンを再現しました東京鉄道は、オートミールを使用して都市の場所をマークし、東京を表すオート麦にスラッグ生物のサンプルをマークします。実際の鉄道網の建設は、自然の救済（山、川など）の特性によるものであったことは注目に値します。これらの障害物は、異なる強度の別々の光源を使用して細心の注意を払って再現されました。事実、プラズモディアは明るい照明を避けています。
グレートイエロースポットは東京を表しており、Physarum標本が最初に配置されたポイント。ここから、ぬるぬるした型は小さな白い点（近くの主要な都市を表す）に広がり、それらの間の主要な接続だけまでさらに薄くなりました。このプロセスは、体にわずか26時間かかりました。
数々のテストの後、研究者たちは金型は「コスト、輸送効率、弾力性の点で鉄道網と同様の特性を示した」と結論付け、「冗長リンクを削除しながら優先ルートを選択的に増幅するプロセス」を作成することでこれを達成しました。
この発見を使用して、チームは適応ネットワーク設計のための生物学にインスピレーションを得た数学モデルを開発しました。
「100年以上かかったのは難しいエンジニアと都市計画者によって開発されているシステムは、1日強でカビによって再現されました」と生物学者のヘザーバーネットはこれらの生物に関するTED会議で述べました。 「Myxomycetes-生物学的コンピューターの類似体。」
先に取り組み、課題
このぬるぬるした型という事実にもかかわらず多くの利点、それが絶えず変化しているという事実は、それから長寿命のデバイスを作成することを可能にしません;その結果、粘膜型の計算能力は実験的な実験施設に制限されます。
しかし、Dehshibiによると、basidiomycetesそれらの発達と挙動のために、それらは粘膜型よりもアクセスしやすく、感染症にかかりにくく、サイズが大きく、取り扱いが便利です。さらに、Pleurotus ostreatusは屋外で簡単に実験できるため、新しいアプリケーションの可能性が広がります。これにより、キノコは将来の生きているコンピューティングデバイスの理想的なターゲットになります。
きのこ使用の問題
UOCの研究者は次のように述べています。「私の意見では、まだ解決すべき2つの主要な問題があります。 1つ目は、特定の目的のために[真菌システムの]計算を実際に実装することです。言い換えれば、意味のある計算です。 2つ目は、論理マッピングを使用してキノコの基質の特性を特徴付け、ミセリウムネットワークの真の計算能力を明らかにすることです。」言い換えれば、キノコには可能性があることはわかっていますが、科学者はそれがどこまで進んでいるか、そして実際の目的にどのように使用できるかを理解する必要があります。
ただし、待ち時間は長くない場合があります。研究の一部である科学者のチームによって開発された最初のプロトタイプは、真菌の生体材料のおかげでユニークな機能を備えた建物の将来の設計と建設を簡素化します。この革新的なアプローチは、計算にも適した建築材料としての生物の使用を促進します。ウェアラブルデバイスの材料としてキノコを研究するプロジェクトが2022年12月に完了すると、FUNGARプロジェクトは、デンマークとイタリアに大きなキノコの建物を建設し、UWEブリストルフレンチアイキャンパスに小さなバージョンを建設します。
プロトタイプの FUNGAR。
現在まで、小さなモジュール-レンガとシート。しかし、NASAもこのアイデアに興味を持っており、月と火星に基地を建設して、他の惑星に非アクティブな紛争を送る方法を探しています。
一番下の行は何ですか？
「キノコの中の生活はあなたに見えるかもしれません奇妙ですが、私たちが生きている何かの中に住むことができると考えるのはなぜそれほど奇妙なのですか？これは、コンクリート、ガラス、木材を廃止することを可能にする非常に興味深い生態学的変化を意味します。学校、オフィス、病院が絶えず成長し、再建されていると想像してみてください。これが持続可能な生活の頂点です。」
記事の著者によると、真菌の目的コンピューターはシリコンチップの代わりにはなりません。真菌の反応はこれには遅すぎます。むしろ、人間は生態系で育つミセリウムを「大規模な環境センサー」として利用できると考えています。彼らによると、真菌ネットワークは、日常生活の一部として多数のデータストリームを追跡します。ミセリウムネットワークに接続し、それらが情報の処理に使用する信号を解釈できれば、エコシステムで何が起こっているのかを知ることができます。
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細胞に核が含まれている生物の領域（超王国）。原核生物（細菌と古細菌）を除くすべての生物は核です。
革新的なデザイン会社
オイスターマッシュルーム、オイスターマッシュルーム、またはオイスターマッシュルーム（lat.Pleurotus ostreatus）
きのこ糸
胞子含有層