Kāpēc un kā lietot sēnes?
Vispirms ir vērts pieminēt, ka sēnes, pirmkārt, ir dzīvās dabas valstība,
Viss, sākot no šampinjoniem līdz pelējumam uz griestiem, ir sēnes.
Kopīgi pētījumi, piedaloties UniversitāteiRietumanglija (UWE Bristol), Mogu Srl, Itālijas Tehnoloģiju institūts (IIT) un Universitat Oberta de Catalunya (UOC) visi ir pierādījuši, ka sēnēm ir neticamas īpašības. Tie ļauj viņiem uztvert un apstrādāt tādus ārējos stimulus kā gaisma, stiepšanās, temperatūra, ķīmisko vielu klātbūtne un pat elektriskie signāli.
Zinātnieki ir pārliecināti, ka tas pavērs ceļu rašanosjauni sēnīšu materiāli ar daudzām interesantām īpašībām, tostarp stabilitāti, izturību, labojamību un pielāgojamību. Izpētot sēnīšu kā valkājamo ierīču sastāvdaļu potenciālu, pētījums apstiprināja šo biomateriālu potenciālu izmantot kā efektīvus sensorus ar bezgalīgu skaitu iespējamo pielietojumu. Atgādināsim, ka valkājamas ierīces ir sava veida miniatūrie datori: rokassprādzes, brilles, pulksteņi un pat apģērba gabali - ar bezvadu lokālo vai attālo savienojumu ar citiem datoriem. Parasti šādas ierīces ir aprīkotas ar sensoriem, kas uzrauga dažādas fiziskās aktivitātes vai vides parametrus, kuros lietotājs atrodas.
Sēnes padara viedās valkājamās lietas vēl gudrākas
Maz ticams, ka cilvēki atradīs sēnītes kā piemērotu materiālu.sīkrīku, īpaši viedierīču, piemēram, pedometru vai mobilo tālruņu, ražošanai. Valkājamām ierīcēm nepieciešamas sarežģītas shēmas, kas savienojas ar sensoriem un kurām ir vismaz zināma apstrādes jauda. To panāk, izmantojot sarežģītas procedūras un īpašus materiālus. Aptuveni runājot, tie ir tie, kas viņus padara "gudrus". Prof. Endrjū Adatzki un Dr.Anna Nicolaidou no UWE, Anthony Gandia, Mogu Srl CTO, Prof. Alessandro Ciolerio no IIT un Ph.D. Mohammad Mahdi Dehshibi, UOC pētnieka sadarbība ir parādījusi, ka sēnes var pievienot šo materiālu saraksts.
Ko sēnes spēj?
Faktiski žurnālā tika prezentēts nesen veikts pētījums “Reaktīvās sēnīšu valkājamas”.Biosistēmas, austeru sēņu spēja sajust ārējokairinātāji, kas var rasties, piemēram, no cilvēka ķermeņa. Lai pārbaudītu sēnītes spēju reaģēt kā biomateriālu, pētījumā analizē un apraksta tā kā biosensora lomu, kas spēj atšķirt ķīmiskos, mehāniskos un elektriskos stimulus.
“Sēnes ir vislielākās, visplašākvisplašāk izplatītā un vecākā dzīvo organismu grupa uz planētas, ”skaidro doktors Dešibi, piebilstot:“ Viņi aug ļoti ātri un saistās ar substrātu. ” Sēnes pat spēj apstrādāt informāciju tāpat, kā to dara datori, norāda UOC pētnieks.
Sēņu programmēšana
Zinātnieks ir pārliecināts, ka sēnes pat var būt"programma" — proti, to ģeometrija un micēlija tīklu teorētiski grafiskā struktūra. Pēc tam sēņu elektrisko aktivitāti var izmantot, lai ieviestu skaitļošanas shēmas. Izklausās nereāli? Apskatīsim, kas ir micēlijs.
Micēlijs ir veģetatīvs ķermenissēnīte, kurai ir iespēja mainīt savu struktūru, vienlaikus veidojot īpašus orgānus, kas nodrošina drošu pieķeršanos substrātam, uzturu un turpmāko pavairošanu. Faktiski micēlijs nav nekas vairāk kā visiem pazīstamais micēlijs. Tieši šeit sēne faktiski sāk augt, tāpēc, ņemot, piemēram, cūkas sēnes micēliju vai eļļas bundžu, ļoti veiksmīgi tās var audzēt jebkurā šim nolūkam piemērotā vietā. Un, mainot tās struktūru pašā izcelsmē, jūs varat mainīt "sēnes uzvedību".
Starp citu, sēnes ne tikai reaģē uz stimuliem unsignāli tiek attiecīgi iedarbināti. Viņu struktūra ļauj zinātniekiem manipulēt ar viņiem, lai veiktu skaitļošanas uzdevumus, citiem vārdiem sakot, lai apstrādātu informāciju. Rezultātā spēja no sēnīšu materiāla izveidot reālus datora komponentus vairs nav zinātniskā fantastika. Patiesībā sēņu sastāvdaļas varēs uztvert un reaģēt uz ārējiem signāliem kā nekad agrāk.
Kāpēc lietot sēnes?
No pirmā acu uzmetiena tā var šķistsēnīšu lietošana ir slikta ideja. Tie ir jākopj, tie sadalās, ir maz stabili, var izdalīt smakas utt. Tomēr lielākā daļa šo problēmu jau ir atrisinātas! Kā atzīmē zinātnieki, darbs ar dzīviem organismiem "parasti ir saistīts ar noteiktām grūtībām". Paturot to prātā un pēc visu iespēju analīzes, komanda savam pētījumam galu galā izvēlējās bazidiomicītus, sēnīšu valstības nodaļu.
Sēņu veids, kas atšķiras no citiem - Basidiomycetes
Mūsdienās zinātne zina 36 sēņu klases,apvienotas četrās divīzijās – augstākajā, nepilnīgajā, zemākajā un sēņveidīgajā. Basidiomycetes (lat. Basidiomycetes) vai bazidiomycetes ir viena no galvenajām augstāko sēņu klasēm. Viņi atšķiras no citiem ar savu uzturu un bioloģiju. Viņiem ir labi attīstītas hifas ar starpsienām, to šūnās ir divi kodoli, un bazidiomicetēm raksturīga pazīme ir bazīdiju veidošanās himenoforā. Tie ir īpaši sporulācijas orgāni, kas sastāv no pietūkušas gala šūnas ar divām vai četrām sporām. Uz tiem eksogēni, tas ir, ārēja iemesla ietekmē, dzimst nekustīgas bazidiosporas (seksuālās reprodukcijas sporas).
Micēlijs
Šīs sēnes ir mazāk saistītas ar slimībām un citāmviņu radinieku problēmas, augot telpās. Turklāt micēlija bāzes izstrādājumi jau tiek komerciāli izmantoti būvniecībā. Šīs sēnes var veidot dažādos veidos. Šī konstrukcija ir līdzīga cementa konstrukcijai, taču ģeometriskās telpas izveidošana prasīs tikai piecas dienas līdz divas nedēļas. Turklāt sēnes tik daudz nekaitē videi kā cementa ražošana. Patiesībā, ņemot vērā to, ka augšanai viņi pārtiek no atkritumiem, tos var uzskatīt par videi draudzīgiem.
Sēnes Amanita muscaria tuvplāns, kas pazīstams kā mušmire, ir bazidiomicītu sēne.
"Sēņu arhitektūra"
Pati "sēņu arhitektūra" nav ajauns. Šajā jomā esošās stratēģijas ietver organisma audzēšanu vēlamajā formā, izmantojot mazus moduļus, piemēram, ķieģeļus, blokus vai loksnes. Pēc tam tos žāvē, lai nogalinātu ķermeni, stabilais savienojums paliek bez smaržas.
Bet, pēc eksperta domām, šajā virzienā tas ir iespējamssperiet to vēl vienu soli tālāk, saglabājot micēliju un integrējot to nanodaļiņās un polimēros, lai izstrādātu elektroniskos komponentus. Datora substrāts tiek audzēts tekstila formā, lai tam piešķirtu papildu struktūru. Pēdējās desmitgades laikā profesors Adamatzki, izmantojot Physarum polycephalum gļotu formu, ir izveidojis vairākus maņu un skaitļošanas ierīču prototipus, tostarp dažādus skaitļošanas ģeometrijas procesorus un hibrīdas elektroniskas ierīces.
Pelējuma ģenialitāte Physarum Polycephalum
No pirmā acu uzmetiena Physarum polycephalum navir īpaša interese. Mežos galvenokārt augot no sadalīšanās produktiem, šī spilgti dzeltenā pelējums acīmredzami nav liekams. Vēl mazāk iespaidīga ir organisma strukturālā struktūra: tas ir vienšūns, tajā ir tikai atlikušais DNS, olbaltumvielu un enzīmu daudzums, turklāt tas aug nenozīmīgā ātrumā - tikai 1 milimetrs stundā.
Neskatoties uz visiem uzskaitītajiem trūkumiem,šī plazmodiālā gliemežu veidne ir ļoti saprātīga. Pārvarot mākslīgos labirintus, atjaunojot sarežģītas, cilvēku veidotas trajektorijas, vienlaikus izvairoties no tieksmes uz atkārtošanos, šis organisms jau 2000. gadu sākumā pievērsa sev daudzu zinātnieku uzmanību visā pasaulē.
Gļotādas pelējuma vai myxomycete Physarum polycephalum augļķermeņi izskatās kā daudzgalvainas sēnes
Problēmas atrisināšana visīsākajā veidā
2001. gadā tika izveidota Hokaido universitātes (Japāna) pētnieku grupa, lai pētītu šī organisma spēju veikt ceļus caur labirintiem.
Pelējuma paraugs tika sadalīts vairākosfragmenti un pēc tam vienmērīgi ievietoti labirinta laukā. Dažu stundu laikā pelējums bija pieaudzis, sasienot visus izkaisītos fragmentus un aizpildot gandrīz visus iespējamos ceļus. Un, kad pētnieki pie labirinta ieejas un izejas novietoja mazus auzu pārslu gabalus, notika kaut kas pārsteidzošs.
Lēnām, bet noteikti no visiem izrāva gļotaslabirinta strupceļā un koncentrējās uz visefektīvāko trajektoriju, kas ved uz pārtiku. "Atdaliet biezas vēnām līdzīgas formas", kā raksta pētnieki, "savienojot divus punktus ar trajektoriju, kas pēc iespējas tuvāka īsākajam ceļam".
Eksperimenta rezultātā zinātnieki nolēma, ka šim organismam piemīt zināma elementāra inteliģence.
Spēja mācīties un mainīt uzvedību
Physarum polycephalum studēja universitātēHokaido un septiņus gadus vēlāk. Tad viņi veica vēl vienu pētījumu, kura mērķis bija izpētīt lode organisma spēju prognozēt un atcerēties notikumus, neskatoties uz smadzeņu trūkumu.
Eksperimenta ietvaros tika ievietots pelējuma paraugsuz plastmasas loksnes, pēc kuras tam tika atļauts augt īpaši izveidotos ideālos apstākļos (augsta temperatūra, mitrums). Tad ar regulāriem starplaikiem paraugu pēkšņi pakļāva aukstam un sausam gaisam, kura laikā pelējums ievērojami palēnināja augšanas ātrumu.
Pār nokritušu baļķi aug dzeltena gļotaina pelējuma forma Physarum polycephalum.
Tad notika kaut kas negaidīts:pēc vairākiem intervāliem plēksnes pelējums sāka "pareģot" brīdi, kad tas tiks pakļauts aukstā gaisa iedarbībai, un enerģijas taupīšanas nolūkā iepriekš palēnināja tā augšanu.
Rezultātā pētnieki atklāja, ka pētītajam organismam ir spēja mācīties, neskatoties uz pilnīgu smadzeņu līdzības trūkumu.
Tīkla iespējas
2010. gadā japāņu zinātnieki atkal sāka pētīt Physarum polycephalum - šoreiz viņi vēlējās noskaidrot, vai šis organisms spēj izveidot efektīvus tīklus.
Viņi izveidoja miniatūru ķēdes versijuTokijas dzelzceļš, izmantojot auzu pārslu, lai atzīmētu pilsētu atrašanās vietas, un gliemežu organisma paraugs uz auzas gabala, kas attēlo Tokiju. Ir vērts atzīmēt, ka reāla dzelzceļa tīkla izbūve bija saistīta ar dabiskā reljefa īpatnībām (kalni, upes utt.). Šie šķēršļi tika rūpīgi atjaunoti, izmantojot dažādus gaismas intensitātes avotus ar dažādu intensitāti. Fakts ir tāds, ka plazmodijas izvairās no spilgta apgaismojuma.
Lielā dzeltenā vieta pārstāv Tokiju un tovieta, kur sākotnēji tika ievietots Physarum paraugs; no šejienes gļotains pelējums izplatījās mazos baltajos punktos (kas pārstāv galvenās tuvējās pilsētas), un turpināja retināt tikai līdz galvenajiem savienojumiem starp tiem. Šis process ķermenim prasīja tikai 26 stundas.
Pēc daudziem testiem pētniekisecināja, ka veidnei "bija tādas pašas īpašības kā dzelzceļa tīklam attiecībā uz izmaksām, transporta efektivitāti un elastību", un tas to panāca, izveidojot "procesu, lai selektīvi paplašinātu vēlamos maršrutus, vienlaikus noņemot liekās saites".
Izmantojot atklājumus, komanda izstrādāja bioloģiski iedvesmotu matemātisko modeli adaptīvam tīkla dizainam.
“Tas, kas cilvēkiem prasīja vairāk nekā 100 gadus, ir grūtiinženieru un pilsētplānotāju izstrādāto sistēmu pelējums atjaunoja nedaudz vairāk kā vienas dienas laikā, ”TED konferencē par šiem organismiem sacīja biologs Heters Barnets. "Myxomycetes - bioloģiskā datora analogs."
Darbs uz priekšu un izaicinājumi
Neskatoties uz to, ka šis gļotains pelējumsdaudzas priekšrocības, tas, ka tā pastāvīgi mainās, neļauj no tā izveidot ilgmūžīgas ierīces, kā rezultātā gļotādas pelējuma skaitļošanas iespējas aprobežojas ar eksperimentālu laboratoriju iekārtām.
Tomēr, pēc Dehshibi domām, bazidiomicetito attīstības un uzvedības dēļ tie ir pieejamāki, mazāk uzņēmīgi pret infekcijām, lielāki un ērtāk apstrādājami nekā gļotādas pelējums. Turklāt ar Pleurotus ostreatus var viegli eksperimentēt ārpus telpām, paverot durvis jaunām lietojumprogrammām. Tas padara sēnes par ideālu mērķi nākotnes dzīves skaitļošanas ierīcēm.
Sēņu lietošanas problēmas
UOC pētnieks paziņoja:"Manuprāt, mums joprojām ir divas galvenās problēmas, kas jāatrisina. Pirmais ir faktiski īstenot [sēnīšu sistēmas] aprēķinu noteiktam mērķim; citiem vārdiem sakot, aprēķinam, kam ir jēga. Otrais ir sēņu substrātu īpašību raksturojums, izmantojot loģiskus attēlojumus, lai atklātu micēlija tīklu patieso skaitļošanas potenciālu. ” Citiem vārdiem sakot, lai arī mēs zinām, ka sēnēm ir potenciāls, zinātniekiem tomēr ir jānoskaidro, cik tālu tā iet un kā tās var izmantot praktiskiem mērķiem.
Tomēr gaidīšana var nebūt ilga.Sākotnējais zinātnieku grupas izstrādātais prototips, kas ir daļa no pētījuma, pateicoties sēnīšu biomateriāliem, vienkāršos turpmāku ēku ar unikālām iespējām projektēšanu un būvniecību. Šī novatoriskā pieeja veicina dzīvā organisma izmantošanu kā celtniecības materiālu, kas ir pielāgots arī skaitļošanai. Kad 2022. gada decembrī tiks pabeigts sēņu kā valkājamu ierīču materiālu izpētes projekts, FUNGAR projekts Dānijā un Itālijā uzcels lielu sēņu ēku, kā arī mazāku versiju UWE Bristol Frenchai pilsētiņā.
Prototips FUNGAR.
Tikai līdz šimmazi moduļi - ķieģeļi un loksnes. Tomēr NASA interesējas arī par šo ideju un meklē veidus, kā uz Mēness un Marsa būvēt bāzes, lai neaktīvus strīdus nosūtītu uz citām planētām.
Kāda ir apakšējā līnija?
"Jums var šķist dzīve sēnes iekšienēdīvaini, bet kāpēc ir tik dīvaini domāt, ka mēs varam dzīvot kaut kas dzīvs iekšā? Tas nozīmētu ļoti interesantu ekoloģisku pārmaiņu, kas ļautu mums atteikties no betona, stikla un koka. Iedomājieties, ka skolas, biroji un slimnīcas nepārtraukti aug un tiek atjaunotas. Tas ir ilgtspējīgas dzīves virsotne. "
Pēc raksta autoru domām, sēnīšu mērķisdatori nav silīcija mikroshēmu aizstājēji. Sēnīšu reakcijas tam ir pārāk lēnas. Viņi drīzāk domā, ka cilvēki var izmantot micēliju, kas aug ekosistēmā, kā "liela mēroga vides sensoru". Pēc viņu domām, sēnīšu tīkli to ikdienas pastāvēšanas laikā izseko lielu skaitu datu plūsmu. Ja mēs varētu izveidot savienojumu ar micēlija tīkliem un interpretēt signālus, kurus tie izmanto informācijas apstrādei, mēs varētu uzzināt vairāk par to, kas notiek ekosistēmā.
Lasīt vairāk
Aborts un zinātne: kas notiks ar bērniem, kas dzemdēs
Zinātnieki izstrādā jauna veida optisko kvantu datoru
Nosaukts augs, kas nebaidās no klimata izmaiņām. Tas baro miljardu cilvēku
Dzīvo organismu sfēra (super-valstība), kuru šūnās ir kodols. Visi organismi, izņemot prokariotus (baktērijas un arhejas), ir kodoli.
inovatīvs dizaina uzņēmums
Austeru sēne, austeru sēne vai austeru sēne (lat. Pleurotus ostreatus)
sēņu diegi
sporu nesošais slānis