Dlaczego i jak używać grzybów?
Na początek warto wspomnieć, że grzyby to przede wszystkim królestwo żywej natury,
Wszystko, od pieczarek po pleśń na suficie, to grzyby.
Wspólne badania z udziałem UniwersytetuZachodnia Anglia (UWE Bristol), Mogu Srl, Włoski Instytut Technologii (IIT) i Universitat Oberta de Catalunya (UOC) wykazały, że grzyby mają niesamowite właściwości. Pozwalają im dostrzec i przetworzyć bodźce zewnętrzne, takie jak światło, rozciąganie, temperatura, obecność chemikaliów, a nawet sygnały elektryczne.
Naukowcy są przekonani, że utoruje to drogę do pojawienia sięnowe materiały grzybowe o wielu interesujących właściwościach, w tym stabilności, trwałości, możliwości naprawy i adaptacji. Badając potencjał grzybów jako składników urządzeń do noszenia, badanie potwierdziło potencjał tych biomateriałów do wykorzystania jako skuteczne czujniki o nieskończonej liczbie możliwych zastosowań. Przypomnijmy, że urządzenia ubieralne to swego rodzaju miniaturowe komputery: bransoletki, okulary, zegarki, a nawet elementy garderoby - z bezprzewodowym, lokalnym lub zdalnym połączeniem z innymi komputerami. Zazwyczaj tego typu urządzenia wyposażone są w czujniki monitorujące różne formy aktywności fizycznej czy parametry środowiska, w jakim znajduje się użytkownik.
Grzyby sprawiają, że inteligentne urządzenia do noszenia są inteligentniejsze
Jest mało prawdopodobne, aby ludzie znaleźli grzyby jako odpowiedni materiał.do produkcji gadżetów, zwłaszcza inteligentnych urządzeń, takich jak krokomierze czy telefony komórkowe. Urządzenia do noszenia wymagają złożonych obwodów, które łączą się z czujnikami i mają przynajmniej pewną moc obliczeniową. Osiąga się to dzięki wyrafinowanym procedurom i specjalnym materiałom. Z grubsza rzecz biorąc, są tym, co czyni je „inteligentnymi”. Współpraca prof. Andrew Adatzkiego i dr Anny Nicolaidou z UWE, Anthony'ego Gandii, CTO z Mogu Srl, prof. Alessandro Ciolerio z IIT i dr Mohammada Mahdi Dehshibi, badacza z UOC, wykazała, że grzyby można dodać do listy tych materiałów.
Do czego zdolne są grzyby?
W rzeczywistości niedawne badanie „Reactive Fungal Wearable” zaprezentowane w czasopiśmie Biosystemy, zdolność boczniaków do wyczuwania zewnętrznegoczynniki drażniące, które mogą pochodzić na przykład z ludzkiego ciała. Aby sprawdzić zdolność grzyba do reagowania jako biomateriał, w badaniu przeanalizowano i opisano jego rolę jako bioczujnika zdolnego do rozróżniania bodźców chemicznych, mechanicznych i elektrycznych.
„Grzyby stanowią największe, najczęściejnajbardziej rozpowszechniona i najstarsza grupa organizmów żywych na planecie ”, wyjaśnia dr Dehshibi, dodając:„ Rosną bardzo szybko i wiążą się z podłożem ”. Według naukowca z UOC grzyby są nawet zdolne do przetwarzania informacji tak, jak robią to komputery.
Programowanie grzybów
Naukowiec jest pewien, że grzyby mogą nawet istnieć„program” – mianowicie ich geometria i teoretyczno-graficzna struktura sieci grzybni. Aktywność elektryczną grzybów można następnie wykorzystać do wdrożenia obwodów obliczeniowych. Brzmi nierealistycznie? Spójrzmy, czym jest grzybnia.
Grzybnia jest ciałem wegetatywnymgrzyb, który ma zdolność zmiany swojej struktury, tworząc jednocześnie specjalne narządy, które zapewniają niezawodne przyleganie do podłoża, odżywianie i późniejszą reprodukcję. Tak naprawdę grzybnia to nic innego jak grzybnia znana wszystkim. To właśnie tam grzyb tak naprawdę zaczyna rosnąć, dlatego biorąc np. grzybnię borowika lub puszkę oleju, z powodzeniem można je hodować w dowolnym, dogodnym do tego miejscu. A zmieniając jego strukturę już na samym początku, możesz zmienić „zachowanie grzyba”.
Nawiasem mówiąc, grzyby nie tylko reagują na bodźce isygnały są odpowiednio wyzwalane. Ich struktura pozwala naukowcom manipulować nimi w celu wykonywania zadań obliczeniowych, innymi słowy, do przetwarzania informacji. W rezultacie możliwość tworzenia prawdziwych komponentów komputera z materiału grzybowego nie jest już science fiction. W rzeczywistości składniki grzybów będą w stanie odbierać sygnały zewnętrzne i reagować na nie, jak nigdy dotąd.
Dlaczego warto używać grzybów?
Na pierwszy rzut oka może się tak wydawaćużywanie grzybów to zły pomysł. Należy o nie dbać, rozkładają się, mają niewielką stabilność, mogą wydzielać zapachy i tak dalej. Jednak większość tych problemów została już rozwiązana! Jak zauważają naukowcy, praca z organizmami żywymi „z reguły wiąże się z pewnymi trudnościami”. Mając to na uwadze i po przeanalizowaniu wszystkich opcji, zespół ostatecznie wybrał do swoich badań podstawczaki, oddział królestwa grzybów.
Rodzaj grzyba inny niż inne - Basidiomycetes
Dziś nauka zna 36 klas grzybów,zjednoczone na cztery części - wyższą, niedoskonałą, podrzędną i grzybopodobną. Basidiomycetes (łac. Basidiomycetes) lub basidiomycetes to jedna z głównych klas grzybów wyższych. Różnią się od innych dietą i biologią. Mają dobrze rozwinięte strzępki z przegrodami, ich komórki zawierają dwa jądra, a cechą charakterystyczną podstawczaków jest tworzenie podstawek w hymenoforze. Są to specjalne narządy zarodnikujące, składające się z spuchniętej komórki końcowej z dwoma lub czterema zarodnikami. Na nich rodzą się egzogennie, czyli pod wpływem przyczyny zewnętrznej, nieruchome bazydiospory (zarodniki rozmnażania płciowego).
Grzybnia
Te grzyby są mniej związane z chorobami i innymiproblemy spowodowane przez ich krewnych podczas uprawy w pomieszczeniach. Ponadto produkty na bazie grzybni są już wykorzystywane komercyjnie w budownictwie. Te grzyby można kształtować na różne sposoby. Taka konstrukcja jest podobna do konstrukcji cementowej, ale stworzenie geometrycznej przestrzeni zajmie tylko pięć dni do dwóch tygodni. Ponadto grzyby nie szkodzą środowisku tak bardzo, jak produkcja cementu. W rzeczywistości, biorąc pod uwagę, że żywią się odpadami, aby rosnąć, można je uznać za przyjazne dla środowiska.
Zbliżenie grzyba Amanita muscaria, powszechnie znanego jako muchomor, jest grzybem podstawczaka.
„Architektura grzybów”
Sama „architektura grzybowa” nie jestNowy. Istniejące strategie w tej dziedzinie obejmują wyhodowanie organizmu do pożądanego kształtu za pomocą małych modułów, takich jak cegły, bloki lub arkusze. Następnie są suszone, aby zabić organizm, pozostawiając stabilny związek bez zapachu.
Ale według eksperta w tym kierunku jest to możliweidź o krok dalej, zachowując grzybnię i integrując ją z nanocząsteczkami i polimerami w celu opracowania elementów elektronicznych. Podłoże komputerowe jest uprawiane w postaci tkaniny, aby nadać mu dodatkową strukturę. W ciągu ostatniej dekady profesor Adamatzki stworzył kilka prototypów urządzeń sensorycznych i obliczeniowych wykorzystujących śluzowatą postać Physarum polycephalum, w tym różne procesory geometrii obliczeniowej i hybrydowe urządzenia elektroniczne.
Geniusz pleśni Physarum Polycephalum
Na pierwszy rzut oka Physarum polycephalum nie jestjest szczególnie interesujące. Rosnąca głównie na produktach rozkładu w lasach, ta jasnożółta pleśń wyraźnie nie jest sugestywna. Jeszcze mniej imponująca jest struktura strukturalna organizmu: jest jednokomórkowy, ma tylko resztkową ilość DNA, białek i enzymów, ponadto rośnie w znikomym tempie - tylko 1 milimetr na godzinę.
Jednak pomimo wszystkich wymienionych wad,ta plazmodialna pleśń ślimakowa jest niezwykle inteligentna. Pokonując sztuczne labirynty, odtwarzając złożone trajektorie stworzone przez człowieka, unikając przy tym tendencji do powtarzania się, organizm ten skupił na sobie uwagę wielu naukowców z całego świata już na początku XXI wieku.
Owocniki pleśni śluzowej lub myxomycete Physarum polycephalum wyglądają jak grzyby wielogłowe
Rozwiązanie problemu w najkrótszy sposób
W 2001 roku powstał zespół naukowców z Uniwersytetu Hokkaido (Japonia) w celu zbadania zdolności tego organizmu do przedostawania się przez labirynty.
Próbkę pleśni podzielono na kilkafragmenty, a następnie równomiernie rozmieszczone w polu labiryntu. W ciągu kilku godzin pleśń urosła, wiążąc wszystkie porozrzucane fragmenty i wypełniając prawie każdą możliwą ścieżkę. A kiedy naukowcy umieścili małe kawałki płatków owsianych przy wejściu i wyjściu z labiryntu, stało się coś niesamowitego.
Powoli, ale pewnie śluz wypełzał ze wszystkichślepy zaułek labiryntu i skoncentrował się na najbardziej efektywnej trajektorii prowadzącej do pożywienia. „Oddzielne grube formy przypominające żyły”, jak napisali badacze, „łączą dwa punkty trajektorią możliwie najbliższą najkrótszej ścieżce”.
W wyniku eksperymentu naukowcy zdecydowali, że organizm ten posiada prymitywne pozory umysłu.
Umiejętność uczenia się i zmiany zachowania
Physarum polycephalum studiował na UniwersytecieHokkaido i siedem lat później. Następnie przeprowadzili kolejne badanie mające na celu zbadanie zdolności organizmu ślimaka do przewidywania i zapamiętywania zdarzeń, pomimo braku mózgu.
W ramach eksperymentu umieszczono próbkę pleśnina arkuszu plastiku, po czym pozwolono mu rosnąć w specjalnie stworzonych idealnych warunkach (wysoka temperatura, wilgotność). Następnie w regularnych odstępach czasu próbkę wystawiano nagle na działanie zimnego i suchego powietrza, w trakcie którego pleśń znacznie spowolniła tempo wzrostu.
Na zwalonej kłodzie rośnie żółta śluzowata pleśń Physarum polycephalum.
Wtedy stało się coś nieoczekiwanego:po kilku odstępach czasu ślimak zaczął „przewidywać” moment, w którym zostanie wystawiony na działanie zimnego powietrza i z wyprzedzeniem spowolnił swój wzrost, aby oszczędzać energię.
W rezultacie naukowcy odkryli, że badany organizm ma zdolność uczenia się, pomimo całkowitego braku jakiegokolwiek podobieństwa do mózgu.
Możliwość pracy w sieci
W 2010 roku japońscy naukowcy ponownie zaczęli badać Physarum polycephalum - tym razem chcieli się dowiedzieć, czy ten organizm jest zdolny do tworzenia efektywnych sieci.
Odtworzyli miniaturową wersję obwoduKoleje tokijskie używają owsianki do oznaczenia lokalizacji miast i próbki ślimaka na kawałku owsa reprezentującym Tokio. Warto zauważyć, że budowa prawdziwej sieci kolejowej wynikała ze specyfiki naturalnego ukształtowania terenu (góry, rzeki itp.). Te przeszkody zostały skrupulatnie odtworzone przy użyciu oddzielnych źródeł światła o różnym natężeniu. Faktem jest, że plazmodia unika jasnego oświetlenia.
Wielka Żółta Plama reprezentuje Tokio i tamtomiejsce, w którym pierwotnie umieszczono okaz Physarum; stąd śluzowata pleśń rozprzestrzeniła się na małe białe kropki (reprezentujące główne pobliskie miasta) i rozrzedziła się dalej tylko do głównych połączeń między nimi. Ten proces zajął organizmowi tylko 26 godzin.
Po licznych testach naukowcydoszedł do wniosku, że pleśń „wykazuje cechy podobne do właściwości sieci kolejowej pod względem kosztów, wydajności transportu i odporności” i osiągnęła to poprzez stworzenie „procesu selektywnego wzmacniania preferowanych tras przy jednoczesnym usuwaniu zbędnych połączeń”.
Wykorzystując ustalenia, zespół opracował inspirowany biologią model matematyczny do adaptacyjnego projektowania sieci.
„To, co zajęło ludziom ponad 100 lat, jest trudnesystem opracowywany przez inżynierów i urbanistów został odtworzony przez pleśń w nieco ponad jeden dzień ”- powiedziała biolog Heather Barnett na konferencji TED poświęconej tym organizmom. „Myxomycetes - odpowiednik komputera biologicznego”.
Pracuj naprzód i wyzwania
Pomimo faktu, że to śluzowata pleśńwiele zalet, fakt, że stale się zmienia, nie pozwala na tworzenie z niego długowiecznych urządzeń, w rezultacie możliwości obliczeniowe pleśni śluzowej ograniczają się do eksperymentalnych obiektów laboratoryjnych.
Jednak według Dehshibi basidiomycetesze względu na ich rozwój i zachowanie są bardziej dostępne, mniej podatne na infekcje, większe i wygodniejsze w obsłudze niż pleśń śluzowa. Ponadto Pleurotus ostreatus można łatwo eksperymentować na zewnątrz, otwierając drzwi do nowych zastosowań. To sprawia, że grzyby są idealnym celem dla przyszłych żyjących urządzeń komputerowych.
Problemy ze stosowaniem grzybów
Badacz UOC stwierdził:„Moim zdaniem nadal mamy do rozwiązania dwa główne problemy. Pierwszym jest faktyczne zaimplementowanie obliczeń [systemu grzybów] w określonym celu; innymi słowy, obliczenia, które mają sens. Drugim jest scharakteryzowanie właściwości substratów grzybów przy użyciu mapowań logicznych w celu odkrycia prawdziwego potencjału obliczeniowego sieci grzybni ”. Innymi słowy, chociaż wiemy, że grzyby mają potencjał, naukowcy nadal muszą dowiedzieć się, jak daleko się one posuną i jak można je wykorzystać do celów praktycznych.
Jednak oczekiwanie może nie potrwać długo.Wstępny prototyp, opracowany przez zespół naukowców będący częścią badań, uprości przyszłe projektowanie i budowę budynków o unikalnych możliwościach dzięki biomateriałom grzybów. To innowacyjne podejście promuje wykorzystanie żywego organizmu jako materiału budulcowego przystosowanego również do obliczeń. Kiedy projekt badania grzybów jako materiałów do urządzeń do noszenia zostanie zakończony w grudniu 2022 roku, projekt FUNGAR zbuduje duży budynek grzybowy w Danii i we Włoszech, a także mniejszą wersję na kampusie UWE Bristol Frenchai.
Prototyp GRZYB.
Tylko do tej porymałe moduły - cegły i arkusze. Jednak NASA jest również zainteresowana tym pomysłem i szuka sposobów budowania baz na Księżycu i Marsie, aby wysyłać nieaktywne spory na inne planety.
Jaki jest wynik finansowy?
„Życie wewnątrz grzyba może ci się wydawaćdziwne, ale dlaczego tak dziwnie jest myśleć, że możemy żyć wewnątrz czegoś żywego? Oznaczałoby to bardzo interesującą zmianę ekologiczną, która umożliwiłaby nam pozbycie się betonu, szkła i drewna. Wyobraź sobie szkoły, biura i szpitale, które nieustannie się rozwijają i odbudowują. To szczyt zrównoważonego życia ”.
Zdaniem autorów artykułu przeznaczenie grzybówkomputery nie zastępują chipów krzemowych. Reakcje grzybicze są na to zbyt wolne. Uważają raczej, że ludzie mogą używać grzybni rosnącej w ekosystemie jako „wielkoskalowego czujnika środowiskowego”. Według nich sieci grzybów śledzą dużą liczbę strumieni danych w ramach swojego codziennego życia. Gdybyśmy mogli połączyć się z sieciami grzybni i zinterpretować sygnały, których używają do przetwarzania informacji, moglibyśmy dowiedzieć się więcej o tym, co dzieje się w ekosystemie.
Czytaj więcej
Aborcja i nauka: co stanie się z dziećmi, które będą rodzić
Naukowcy opracowują nowy typ optycznego komputera kwantowego
Nazwany rośliną, która nie boi się zmian klimatycznych. Karmi miliard ludzi
Domena (super królestwo) żywych organizmów, których komórki zawierają jądro. Wszystkie organizmy z wyjątkiem prokariontów (bakterii i archeonów) są jądrowe.
innowacyjna firma projektowa
Boczniak Ostrygowaty, Boczniak Ostrygowaty lub Boczniak Ostrygowaty (łac. Leurotus ostreatus)
nici grzybowe
warstwa zarodnikowa