Prečo a ako používať huby?
Na začiatok stojí za to zdokonaliť, že huby sú v prvom rade kráľovstvom živej prírody,
Všetko od húb až po plesne na strope sú huby.
Spoločný výskum za účasti univerzityZápadné Anglicko (UWE Bristol), Mogu Srl, Taliansky technologický inštitút (IIT) a Universitat Oberta de Catalunya (UOC) preukázali, že huby majú neuveriteľné vlastnosti. Umožňujú im vnímať a spracovávať vonkajšie podnety, ako je svetlo, rozťahovanie, teplota, prítomnosť chemikálií, ba dokonca aj elektrické signály.
Vedci sú presvedčení, že to pripraví cestu pre vznik nových hubových materiálov s mnohými zaujímavými vlastnosťami, vrátane odolnosti, trvanlivosti, udržiavateľnosti a prispôsobivosti.Skúmaním potenciálu húb ako zložiek nositeľných zariadení štúdia potvrdila možnosť použitia týchto biomateriálov ako účinných senzorov s nekonečným počtom možných aplikácií.Nositeľné zariadenia sú akýmsi miniatúrnym počítačom: náramky, okuliare, hodinky a dokonca aj odevy s bezdrôtovým lokálnym alebo vzdialeným pripojením k iným počítačom.Typicky sú takéto zariadenia vybavené senzormi, ktoré monitorujú rôzne formy fyzickej aktivity alebo parametre prostredia, v ktorom sa používateľ nachádza.
Vďaka hubám sú inteligentné nositeľné prostriedky ešte inteligentnejšie
Ľudia pravdepodobne nenájdu huby ako vhodný materiál.na výrobu gadgetov, najmä inteligentných zariadení, ako sú krokomery alebo mobilné telefóny. Nositeľné zariadenia vyžadujú zložité obvody, ktoré sa pripájajú k snímačom a majú aspoň časť výpočtovej sily. To sa dá dosiahnuť pomocou sofistikovaných postupov a špeciálnych materiálov. Zhruba povedané, práve vďaka nim sú „inteligentní“. Spolupráca prof. Andrewa Adatzkiho a Dr. Anny Nicolaidou z UWE, Anthony Gandie, technického riaditeľa spoločnosti Mogu Srl, prof. Alessandra Cioleria z IIT, a Ph.D. Mohammada Mahdiho Dehshibiho, výskumného pracovníka z UOC, preukázala, že na zoznam týchto materiálov je možné pridať huby.
Čoho sú schopné huby?
V skutočnosti nedávna štúdia „Reactive fungal wearable“ prezentovaná v časopise Biosystémy, schopnosť hlivy ustricovej vnímať zvonkadráždivé látky, ktoré môžu pochádzať napríklad z ľudského tela. Štúdia analyzuje a popisuje jej úlohu ako biosenzora schopného rozlišovať medzi chemickými, mechanickými a elektrickými stimulmi, aby sa otestovala schopnosť huby reagovať ako biomateriál.
"Huby sú najväčšie a najrozšírenejšie."najrozšírenejšia a najstaršia skupina živých organizmov na planéte, “vysvetľuje doktor Dehshibi a dodáva:„ Rastú veľmi rýchlo a viažu sa na substrát. “ Podľa výskumníka z UOC sú huby dokonca schopné spracovávať informácie tak, ako to robia počítače.
Programovanie húb
Vedec si je istý, že huby dokonca môžu byť„program“—a to ich geometria a teoreticko-grafická štruktúra sietí mycélia. Elektrická aktivita húb sa potom môže použiť na implementáciu výpočtových obvodov. Znie to nereálne? Pozrime sa, čo je mycélium.
Mycélium je vegetatívne telohuba, ktorá má schopnosť meniť svoju štruktúru, pričom vytvára špeciálne orgány, ktoré zabezpečujú spoľahlivé uchytenie na substráte, výživu a následné rozmnožovanie. V skutočnosti mycélium nie je nič iné ako mycélium, ktoré pozná každý. Tu huba skutočne začína rásť, takže ak vezmete napríklad mycélium hríbu alebo olejničku, môžete ich veľmi úspešne pestovať na akomkoľvek mieste vhodnom na tento účel. A zmenou jej štruktúry na samom začiatku môžete zmeniť „správanie huby“.
Mimochodom, huby reagujú nielen na podnety apodľa toho sa spúšťajú signály. Ich štruktúra umožňuje vedcom manipulovať s nimi pri výpočtových úlohách, inými slovami pri spracovávaní informácií. Výsledkom je, že schopnosť vytvárať skutočné počítačové komponenty z plesňového materiálu už nie je sci-fi. V skutočnosti budú zložky húb schopné zachytávať a reagovať na vonkajšie signály ako nikdy predtým.
Prečo používať huby?
Na prvý pohľad sa to môže zdaťpoužívať huby je zlý nápad. Treba sa o ne starať, rozkladajú sa, majú malú stabilitu, môžu vydávať pachy a pod. Väčšina z týchto problémov je však už vyriešená! Ako poznamenávajú vedci, práca so živými organizmami „je vo všeobecnosti spojená s určitými ťažkosťami“. S ohľadom na túto skutočnosť a po analýze všetkých možností si tím nakoniec na štúdium vybral basidiomycetes, oddelenie ríše húb.
Druh huby na rozdiel od iných – Basidiomycetes
Dnes veda pozná 36 tried húb,zjednotená do štyroch divízií – nadradená, nedokonalá, podradená a hubovitá. Basidiomycetes (lat. Basidiomycetes) alebo basidiomycetes sú jednou z hlavných tried vyšších húb. Odlišujú sa od ostatných stravou a biológiou. Majú dobre vyvinuté hýfy so septami, ich bunky obsahujú dve jadrá a charakteristickým znakom bazídiomycét je tvorba bazídií v hymenofóre. Ide o špeciálne sporulačné orgány, pozostávajúce z opuchnutej terminálnej bunky s dvoma alebo štyrmi spórami. Na nich sa exogénne, teda vplyvom vonkajšej príčiny, rodia nepohyblivé bazidiospóry (spóry pohlavného rozmnožovania).
Mycélium
Tieto huby sú menej spojené s chorobami a inýmiproblémy spôsobené ich príbuznými pri pestovaní v interiéroch. Výrobky na báze mycélia sa navyše už v stavebníctve komerčne používajú. Tieto huby môžu byť tvarované rôznymi spôsobmi. Táto konštrukcia je podobná ako konštrukcia z cementu, ale vytvorenie geometrického priestoru bude trvať iba päť dní až dva týždne. Okrem toho huby nepoškodzujú životné prostredie tak dobre ako výroba cementu. V skutočnosti ich možno považovať za ekologické, pretože sa živia rastovým odpadom.
Detailný obraz huby Amanita muscaria, všeobecne známej ako mucha muchovná, je huba basidiomycete.
„Hubová architektúra“
Samotná „architektúra húb“ nie jeNový. Existujúce stratégie v tejto oblasti zahŕňajú pestovanie organizmu do požadovaného tvaru pomocou malých modulov, ako sú tehly, bloky alebo plechy. Potom sa vysušia, aby sa zabilo telo, pričom stabilná zlúčenina zostane bez zápachu.
Podľa odborníka je to však v tomto smere možnéurobte o krok vpred zachovaním mycélia a jeho integráciou do nanočastíc a polymérov za účelom vývoja elektronických komponentov. Počítačový substrát sa pestuje v textilnej forme, aby mu poskytol ďalšiu štruktúru. Za posledné desaťročie profesor Adamatzki vytvoril niekoľko prototypov senzorických a výpočtových zariadení využívajúcich slizovú formu polycefalusu Physarum, vrátane rôznych procesorov výpočtovej geometrie a hybridných elektronických zariadení.
Génius plesne Physarum Polycephalum
Na prvý pohľad Physarum polycephalum nie jeje obzvlášť zaujímavý. Táto žiarivo žltá forma, ktorá rastie hlavne v lesných produktoch rozkladu, zjavne nie je sugestívna. Ešte menej pôsobivá je štrukturálna štruktúra organizmu: je jednobunkový, má iba zvyškové množstvo DNA, bielkovín a enzýmov a rastie nepatrnou rýchlosťou - iba 1 milimeter za hodinu.
Napriek všetkým uvedeným nevýhodám všaktáto plazmodálna forma na slimáky je pozoruhodne múdra. Tento organizmus, prekonávajúci umelé labyrinty, obnovujúci zložité trajektórie navrhnuté človekom a vyhýbajúci sa tendencii k opakovaniu, sa začiatkom roku 2000 sústredil na pozornosť mnohých vedcov z celého sveta.
Plodnice slizovitej plesne alebo myxomycety Physarum polycephalum vyzerajú ako viachlavé huby
Riešenie problému najkratším spôsobom
V roku 2001 sa vytvoril tím vedcov z univerzity v Hokkaido (Japonsko), aby študovali schopnosť tohto organizmu prekonať labyrinty.
Vzorka formy bola rozdelená na niekoľkofragmenty a potom rovnomerne umiestnené v poli bludiska. Za pár hodín pleseň dorástla, spojila všetky rozptýlené úlomky a vyplnila takmer každú možnú cestu. A keď vedci umiestnili malé kúsky ovsených vločiek na vstup a výstup z bludiska, stalo sa niečo úžasné.
Hlien pomaly, ale isto vyliezol zo všetkýchslepej uličky bludiska a sústredila sa na najefektívnejšiu trajektóriu vedúcu k jedlu. „Oddelené silné formy podobné žilám“, ako napísali vedci, „spájajú dva body s trajektóriou čo najbližšie k najkratšej ceste“.
Výsledkom experimentu bolo, že vedci rozhodli, že tento organizmus má určitý druh základnej podoby mysle.
Schopnosť učiť sa a meniť správanie
Physarum polycephalum študoval na univerziteHokkaido a o sedem rokov neskôr. Potom uskutočnili ďalšiu štúdiu zameranú na štúdium schopnosti slimačieho organizmu predvídať a pamätať si udalosti napriek neprítomnosti mozgu.
V rámci experimentu bola umiestnená vzorka plesnena fólii z plastu, po ktorej sa nechala rásť v špeciálne vytvorených ideálnych podmienkach (vysoká teplota, vlhkosť). Potom bola vzorka v pravidelných intervaloch náhle vystavená studenému a suchému vzduchu, počas ktorého pleseň veľmi spomalila rýchlosť rastu.
Nad padnutým kmeňom rastie žltá slizká pleseň, Physarum polycephalum.
Potom sa stalo niečo neočakávané:po niekoľkých intervaloch začala slimáková forma „predpovedať“ okamih, v ktorom bude vystavená studenému vzduchu, a vopred spomalila svoj rast, aby šetrila energiu.
Výsledkom bolo, že vedci zistili, že študovaný organizmus má schopnosť učiť sa aj napriek úplnej absencii akejkoľvek podoby mozgu.
Sieťové schopnosti
V roku 2010 začali japonskí vedci opäť študovať Physarum polycephalum - tentoraz chceli zistiť, či je tento organizmus schopný vytvárať efektívne siete.
Znovu vytvorili miniatúrnu verziu okruhuTokijské železnice pomocou ovsených vločiek označili polohy miest a vzorku organizmu slimáka na kúsku ovsa predstavujúceho Tokio. Stojí za zmienku, že výstavba skutočnej železničnej siete bola spôsobená zvláštnosťami prírodného reliéfu (hory, rieky, atď.). Tieto prekážky boli dôsledne znovu vytvorené pomocou samostatných svetelných zdrojov rôznej intenzity. Faktom je, že plazmódie sa vyhýbajú jasnému osvetleniu.
Veľká žltá škvrna predstavuje Tokio a tobod, kde bol pôvodne umiestnený exemplár Physarum; odtiaľto sa slizká pleseň rozšírila na malé biele bodky (predstavujúce hlavné blízke mestá) a zriedila sa ďalej iba k hlavným spojeniam medzi nimi. Tento proces trval telu iba 26 hodín.
Po mnohých testoch vedcidospel k záveru, že forma „vykazovala charakteristiky podobné vlastnostiam železničnej siete, pokiaľ ide o náklady, efektívnosť dopravy a odolnosť“, a dosiahla to vytvorením „procesu selektívneho zosilnenia preferovaných trás pri odstraňovaní nadbytočných spojení“.
Na základe zistení tím vyvinul biologicky inšpirovaný matematický model pre návrh adaptívnej siete.
„To, čo ľuďom trvalo viac ako 100 rokov, je ťažkésystém, ktorý vyvinuli inžinieri a urbanisti, bol znovu vytvorený plesňou za niečo viac ako jeden deň, “uviedla biológka Heather Barnettová na konferencii TED o týchto organizmoch. „Myxomycetes - analóg biologického počítača.“
Pracujte dopredu a výzvy
Napriek tomu, že táto slizká pleseňveľa výhod, skutočnosť, že sa neustále mení, neumožňuje z neho vytvárať zariadenia s dlhou životnosťou; v dôsledku toho sú výpočtové schopnosti slizničných plesní obmedzené na experimentálne laboratórne zariadenia.
Podľa Dehshibiho však bazidiomycetyvďaka svojmu vývoju a správaniu sú prístupnejšie, menej náchylné na infekcie, majú väčšie rozmery a je s nimi pohodlnejšie manipulovať ako so sliznicovými plesňami. Okrem toho je možné s Pleurotus ostreatus ľahko experimentovať aj v exteriéri, čo otvára dvere novým aplikáciám. Vďaka tomu sú huby ideálnym cieľom pre budúce živé výpočtové zariadenia.
Problémy s používaním húb
Výskumný pracovník UOC uviedol:"Podľa môjho názoru ešte musíme vyriešiť dva hlavné problémy." Prvým je skutočne implementovať výpočet [fungálneho systému] na konkrétny účel; inými slovami, výpočet, ktorý dáva zmysel. Druhým je charakterizácia vlastností hubových substrátov pomocou logických mapovaní na odhalenie skutočného výpočtového potenciálu sietí podhubia. “ Inými slovami, aj keď vieme, že huby majú potenciál, vedci musia ešte zistiť, ako ďaleko to ide a ako ich možno použiť na praktické účely.
Čakanie však nemusí byť dlhé.Počiatočný prototyp vyvinutý tímom vedcov, ktorý je súčasťou štúdie, zjednoduší budúci dizajn a konštrukciu budov s jedinečnými schopnosťami vďaka hubovým biomateriálom. Tento inovatívny prístup podporuje použitie živého organizmu ako stavebného materiálu, ktorý je tiež prispôsobený na výpočty. Keď bude v decembri 2022 dokončený projekt výskumu húb ako materiálov pre nositeľné zariadenia, postaví projekt FUNGAR veľkú budovu húb v Dánsku a Taliansku a menšiu verziu v areáli UWE Bristol Frenchai.
Prototyp FUNGAR.
K dnešnému dňu ibamalé moduly - tehly a plechy. NASA sa však tiež o tento nápad zaujíma a hľadá spôsoby, ako vybudovať základne na Mesiaci a Marse, aby mohli zasielať neaktívne spory na iné planéty.
Čo je spodnom riadku?
"Život vo vnútri huby sa ti môže zdať."zvláštne, ale prečo je také zvláštne myslieť si, že môžeme žiť vo vnútri niečoho živého? To by predstavovalo veľmi zaujímavý ekologický posun, ktorý by nám umožnil skoncovať s betónom, sklom a drevom. Predstavte si, že školy, úrady a nemocnice sa neustále rozrastajú a obnovujú. Toto je vrchol udržateľného života. ““
Podľa autorov článku, účel plesňovépočítače nenahrádzajú kremíkové čipy. Plesňové reakcie sú na to príliš pomalé. Skôr si myslia, že ľudia môžu využívať mycélium rastúce v ekosystéme ako „rozsiahly senzor životného prostredia“. Podľa nich fungálne siete sledujú veľké množstvo dátových tokov ako súčasť svojej každodennej existencie. Keby sme sa mohli pripojiť k sieťam mycélia a interpretovať signály, ktoré používajú na spracovanie informácií, mohli by sme sa dozvedieť viac o dianí v ekosystéme.
Čítaj viac
Potraty a veda: čo sa stane s deťmi, ktoré budú rodiť
Vedci vyvinuli nový typ optického kvantového počítača
Dostala názov rastlina, ktorá sa nebojí klimatických zmien. Živí miliardu ľudí
Doména (super-kráľovstvo) živých organizmov, ktorých bunky obsahujú jadro. Všetky organizmy okrem prokaryotov (baktérie a archea) sú nukleárne.
inovatívna dizajnérska spoločnosť
Hliva ustricová, hliva ustricová alebo hliva ustricová (lat. Pleurotus ostreatus)
hubové nite
spóronosná vrstva