De ce și cum să folosiți ciupercile?
Pentru început, merită menționat că ciupercile, în primul rând, sunt regatul naturii vii,
Totul, de la ciuperci până la mucegai de pe tavan, sunt ciuperci.
Cercetări comune cu participarea UniversitățiiAnglia de Vest (UWE Bristol), Mogu Srl, Institutul Italian de Tehnologie (IIT) și Universitat Oberta de Catalunya (UOC) au demonstrat că ciupercile au proprietăți incredibile. Acestea le permit să perceapă și să proceseze stimuli externi, cum ar fi lumina, întinderea, temperatura, prezența substanțelor chimice și chiar semnalele electrice.
Oamenii de știință sunt încrezători că acest lucru va deschide calea aparițieinoi materiale fungice cu multe caracteristici interesante, inclusiv stabilitate, durabilitate, reparabilitate și adaptabilitate. Prin explorarea potențialului ciupercilor ca componente ale dispozitivelor portabile, studiul a confirmat potențialul acestor biomateriale de a fi utilizate ca senzori eficienți cu un număr infinit de aplicații posibile. Să vă reamintim că dispozitivele purtabile sunt un fel de computere în miniatură: brățări, ochelari, ceasuri și chiar articole de îmbrăcăminte - cu conexiune wireless locală sau de la distanță la alte computere. De obicei, astfel de dispozitive sunt echipate cu senzori care monitorizează diferite forme de activitate fizică sau parametrii de mediu în care se află utilizatorul.
Ciupercile fac portabilele inteligente mai inteligente
Este puțin probabil ca oamenii să găsească ciuperci ca material adecvat.pentru producția de gadgeturi, în special dispozitive inteligente precum podometre sau telefoane mobile. Dispozitivele purtabile necesită circuite complexe care se conectează la senzori și au cel puțin o putere de procesare. Acest lucru se realizează prin proceduri sofisticate și materiale speciale. Aproximativ vorbind, acestea sunt ceea ce îi face „deștepți”. Colaborarea prof. Andrew Adatzki și dr. Anna Nicolaidou de la UWE, Anthony Gandia, director tehnic al Mogu Srl, prof. Alessandro Ciolerio de la IIT și doctoratul Mohammad Mahdi Dehshibi, cercetător la UOC, a demonstrat că ciupercile pot fi adăugate la lista acestor materiale.
De ce sunt capabile ciupercile?
De fapt, un studiu recent, „Reactive fungal wearable”, prezentat în jurnal Biosisteme, capacitatea ciupercilor de stridii de a simți exterioruliritante care pot proveni, de exemplu, din corpul uman. Pentru a testa capacitatea ciupercii de a răspunde ca biomaterial, studiul analizează și descrie rolul său de biosenzor capabil să facă distincția între stimulii chimici, mecanici și electrici.
„Ciupercile sunt cele mai mari, cele mai răspânditecel mai răspândit și mai vechi grup de organisme vii de pe planetă ”, explică Dr. Dehshibi, adăugând:„ Cresc foarte repede și se leagă de substrat ”. Ciupercile sunt chiar capabile să proceseze informațiile așa cum fac computerele, potrivit unui cercetător de la UOC.
Programarea ciupercilor
Omul de știință este sigur că ciupercile pot fi chiar„program” - și anume, geometria și structura teoretico-grafică a rețelelor de miceliu. Activitatea electrică a ciupercilor poate fi apoi utilizată pentru a implementa circuite de calcul. Sună nerealist? Să ne uităm la ce este miceliul.
Miceliul este corpul vegetativciuperca, care are capacitatea de a-și schimba structura, formând în același timp organe speciale care asigură atașarea fiabilă la substrat, nutriția și reproducerea ulterioară. De fapt, miceliul nu este altceva decât miceliul familiar tuturor. Aici începe de fapt să crească ciuperca, așa că luând, de exemplu, miceliul unei ciuperci porcini sau o cutie de ulei, le puteți crește cu mare succes în orice loc potrivit pentru acest scop. Și schimbându-și structura chiar la origini, poți schimba „comportamentul ciupercii”.
Apropo, ciupercile nu răspund doar stimulilor șisemnalele sunt declanșate în consecință. Structura lor le permite oamenilor de știință să le manipuleze pentru a îndeplini sarcini de calcul, cu alte cuvinte, pentru a procesa informații. Ca urmare, abilitatea de a crea componente reale de calculator din material fungic nu mai este science fiction. De fapt, componentele ciupercilor vor putea prelua și răspunde la semnale externe ca niciodată.
De ce să folosiți ciuperci?
La prima vedere poate părea căfolosirea ciupercilor este o idee proastă. Au nevoie de îngrijire, se descompun, au o stabilitate mică, pot emana mirosuri etc. Cu toate acestea, majoritatea acestor probleme au fost deja rezolvate! După cum remarcă oamenii de știință, lucrul cu organisme vii „este, în general, asociat cu anumite dificultăți”. Având în vedere acest lucru și după ce a analizat toate opțiunile, echipa a ales în cele din urmă basidiomicetele, o diviziune a regnului fungic, pentru studiul lor.
Un tip de ciupercă spre deosebire de alte - Basidiomicete
Astăzi știința cunoaște 36 de clase de ciuperci,unite în patru diviziuni - superior, imperfect, inferior și asemănător ciupercilor. Basidiomicetele (lat. Basidiomycetes) sau bazidiomicetele sunt una dintre principalele clase de ciuperci superioare. Ele diferă de ceilalți prin dieta și biologia lor. Au hife bine dezvoltate cu septuri, celulele lor conțin doi nuclei, iar o trăsătură caracteristică a bazidiomicetelor este formarea bazidiilor în himenofor. Acestea sunt organe speciale de sporulare, constând dintr-o celulă terminală umflată cu doi sau patru spori. Pe ele, în mod exogen, adică sub influența unei cauze externe, se nasc basidiosporii imobili (spori de reproducere sexuală).
Miceliu
Aceste ciuperci sunt mai puțin asociate cu boli și alteleprobleme cauzate de rudele lor atunci când cresc în interior. Mai mult, produsele pe bază de miceliu sunt deja utilizate comercial în construcții. Aceste ciuperci pot fi modelate în moduri diferite. Această construcție este similară cu cea a cimentului, dar va dura doar cinci zile până la două săptămâni pentru a crea spațiul geometric. În plus, ciupercile nu dăunează mediului la fel de mult ca și producția de ciment. De fapt, având în vedere că se hrănesc cu deșeuri pentru a crește, pot fi considerați ecologici.
O imagine de aproape a ciupercilor Amanita muscaria, cunoscută în mod obișnuit sub numele de agaric zburător, este o ciupercă basidiomicetă.
„Arhitectura ciupercilor”
„Arhitectura ciupercilor” în sine nu este unnou. Strategiile existente în această zonă includ creșterea unui organism la forma dorită folosind module mici, cum ar fi cărămizi, blocuri sau foi. Acestea sunt apoi uscate pentru a ucide corpul, lăsând compusul stabil inodor.
Dar, potrivit expertului, în această direcție este posibilface un pas mai departe prin conservarea miceliului și integrarea acestuia în nanoparticule și polimeri pentru a dezvolta componente electronice. Substratul computerului este cultivat sub formă textilă pentru a-i conferi o structură suplimentară. În ultimul deceniu, profesorul Adamatzki a creat mai multe prototipuri de dispozitive senzoriale și de calcul folosind forma slime a Physarum polycephalum, inclusiv diverse procesoare de geometrie de calcul și dispozitive electronice hibride.
Geniul matriței Physarum Polycephalum
La prima vedere, Physarum polycephalum nu esteprezintă un interes deosebit. Crescând în principal pe produse de descompunere din păduri, acest mucegai galben strălucitor nu este în mod clar sugestiv. Chiar mai puțin impresionantă este structura structurală a organismului: este unicelulară, are doar o cantitate reziduală de ADN, proteine și enzime, în plus, crește cu o rată nesemnificativă - doar 1 milimetru pe oră.
Cu toate acestea, în ciuda tuturor dezavantajelor enumerate,acest mucegai plasmodial de melci este remarcabil de sapient. Depășind labirintele artificiale, recreând traiectorii complexe, construite de om, evitând în același timp tendința de repetare, acest organism a concentrat asupra sa atenția multor oameni de știință din întreaga lume la începutul anilor 2000.
Corpurile fructifere ale mucegaiului mucos sau mixomicetului Physarum polycephalum arată ca ciuperci cu mai multe capete
Rezolvarea problemei în cel mai scurt mod
În 2001, s-a format o echipă de cercetători de la Universitatea Hokkaido (Japonia) pentru a studia capacitatea acestui organism de a face căi prin labirinturi.
Proba de mucegai a fost împărțită în mai multefragmente și apoi plasate uniform în câmpul labirintului. În câteva ore, mucegaiul crescuse, legând împreună toate fragmentele împrăștiate și umplând aproape fiecare cale posibilă. Și când cercetătorii au plasat bucăți mici de fulgi de ovăz la intrarea și ieșirea labirintului, sa întâmplat ceva uimitor.
Încet, dar sigur, mucusul s-a târât din toată lumeafundăt al labirintului și concentrat pe cea mai eficientă traiectorie care duce la hrană. „Separați forme groase asemănătoare unei vene”, așa cum au scris cercetătorii, „conectând două puncte cu o traiectorie cât mai aproape de cea mai scurtă cale”.
În urma experimentului, oamenii de știință au decis că acest organism posedă un fel de rudimentară aparență a minții.
Abilitatea de a învăța și de a schimba comportamentul
Physarum polycephalum a studiat la UniversitateHokkaido și șapte ani mai târziu. Apoi, au efectuat un alt studiu menit să studieze capacitatea organismului limac de a prezice și aminti evenimente, în ciuda absenței unui creier.
Ca parte a experimentului, a fost plasată o probă de mucegaipe o foaie de plastic, după care s-a lăsat să crească în condiții ideale special create (temperatură ridicată, umiditate). Apoi, la intervale regulate, proba a fost brusc expusă la aer rece și uscat, timp în care matrița a încetinit foarte mult rata de creștere.
O mucegai galben slab, Physarum polycephalum, crește peste un buștean căzut.
Apoi s-a întâmplat ceva neașteptat:după mai multe intervale, matrița de melci a început să „prezică” momentul în care va fi expus aerului rece și și-a încetinit creșterea în avans pentru a economisi energie.
Ca rezultat, cercetătorii au descoperit că organismul studiat are capacitatea de a învăța, în ciuda absenței complete a oricărei aparențe de creier.
Capacitate de rețea
În 2010, oamenii de știință japonezi au început din nou să studieze Physarum polycephalum - de această dată au vrut să afle dacă acest organism este capabil să formeze rețele eficiente.
Au recreat o versiune în miniatură a circuituluiCăile ferate Tokyo folosind fulgi de ovăz pentru a marca locațiile orașelor și un eșantion de organism slug pe o bucată de ovăz care reprezintă Tokyo. Este demn de remarcat faptul că construcția unei rețele feroviare reale s-a datorat particularităților reliefului natural (munți, râuri etc.). Aceste obstacole au fost recreate meticulos folosind surse de lumină separate de intensități diferite. Faptul este că plasmodia evită iluminarea puternică.
Marea Pată Galbenă reprezintă Tokyo și astapunctul în care specimenul Physarum a fost plasat inițial; de aici, matrița slabă s-a răspândit în puncte albe mici (reprezentând principalele orașe din apropiere) și s-a subțiat mai departe doar la principalele conexiuni dintre ele. Acest proces a durat organismului doar 26 de ore.
După numeroase teste, cercetătoriia concluzionat că matrița „a prezentat caracteristici similare caracteristicilor rețelei feroviare în ceea ce privește costul, eficiența transportului și reziliența” și a realizat acest lucru prin crearea unui „proces de îmbunătățire selectivă a rutelor preferate în timp ce se elimină legăturile redundante”.
Folosind constatările, echipa a dezvoltat un model matematic inspirat din punct de vedere biologic pentru proiectarea adaptivă a rețelei.
„Ceea ce i-a luat oamenilor peste 100 de ani este dificilsistemul dezvoltat de ingineri și urbanisti a fost recreat de mucegai în puțin peste o zi ”, a declarat biologul Heather Barnett la o conferință TED despre aceste organisme. „Mixomicete - un analog al unui computer biologic”.
Lucrați înainte și provocări
În ciuda faptului că acest mucegai slimymulte avantaje, faptul că este în continuă schimbare, nu permit crearea de dispozitive cu durată lungă de viață; ca rezultat, capacitățile de calcul ale mucegaiului mucos sunt limitate la instalațiile experimentale de laborator.
Cu toate acestea, conform lui Dehshibi, basidiomiceteledatorită dezvoltării și comportamentului lor, acestea sunt mai accesibile, mai puțin susceptibile la infecții, mai mari ca dimensiune și mai convenabile de manipulat decât mucegaiul mucos. În plus, Pleurotus ostreatus poate fi ușor experimentat în aer liber, deschizând ușa către noi aplicații. Acest lucru face din ciuperci o țintă ideală pentru viitoarele dispozitive de calcul vii.
Probleme de utilizare a ciupercilor
Un cercetător UOC a declarat:„În opinia mea, avem încă două probleme principale de rezolvat. Primul este să implementăm efectiv calculul [sistemului fungic] pentru un scop specific; cu alte cuvinte, un calcul care are sens. Al doilea este de a caracteriza proprietățile substraturilor fungice folosind mapări logice pentru a descoperi adevăratul potențial de calcul al rețelelor de miceliu. ” Cu alte cuvinte, deși știm că ciupercile au potențial, oamenii de știință trebuie totuși să afle cât de departe merge și cum pot fi folosite în scopuri practice.
Cu toate acestea, așteptarea poate să nu fie lungă.Prototipul inițial, dezvoltat de o echipă de oameni de știință, care face parte din studiu, va simplifica proiectarea și construcția viitoare a clădirilor cu capacități unice datorită biomaterialelor fungice. Această abordare inovatoare promovează utilizarea unui organism viu ca material de construcție care este, de asemenea, adaptat pentru calcul. Când proiectul de cercetare a ciupercilor ca materiale pentru dispozitive purtabile este finalizat în decembrie 2022, proiectul FUNGAR va construi o clădire mare de ciuperci în Danemarca și Italia, precum și o versiune mai mică pe campusul UWE Bristol Frenchai.
Prototipul FUNGAR.
Doar până acummodule mici - cărămizi și foi. Totuși, NASA este interesată și de această idee și caută modalități de a construi baze pe Lună și pe Marte pentru a trimite dispute inactive către alte planete.
Care este linia de jos?
„Viața în interiorul unei ciuperci ți se poate păreaciudat, dar de ce este atât de ciudat să crezi că putem trăi în ceva viu? Acest lucru ar însemna o schimbare ecologică foarte interesantă care ne-ar permite să eliminăm betonul, sticla și lemnul. Imaginați-vă școlile, birourile și spitalele în continuă creștere și reconstruire. Acesta este culmea vieții durabile. "
Potrivit autorilor articolului, scopul fungilorcomputerele nu se referă la înlocuirea cipurilor de siliciu. Reacțiile fungice sunt prea lente pentru asta. Mai degrabă, ei cred că oamenii pot folosi miceliul care crește într-un ecosistem ca „senzor de mediu la scară largă”. Potrivit acestora, rețelele fungice urmăresc un număr mare de fluxuri de date ca parte a existenței lor zilnice. Dacă ne-am putea conecta la rețelele de miceliu și a interpreta semnalele pe care le folosesc pentru a procesa informații, am putea afla mai multe despre ce se întâmplă în ecosistem.
Citeste mai mult
Avortul și știința: ce se va întâmpla cu copiii care vor naște
Oamenii de știință dezvoltă un nou tip de computer cuantic optic
Numită o plantă care nu se teme de schimbările climatice. Hrănește un miliard de oameni
Domeniu (super-regat) al organismelor vii, ale căror celule conțin un nucleu. Toate organismele, cu excepția procariotelor (bacterii și archaea), sunt nucleare.
companie de design inovatoare
Ciuperci de stridii, ciuperci de stridii sau ciuperci de stridii (lat. Pleurotus ostreatus)
fire de ciuperci
strat purtător de spori