Segreti del mondo dei funghi: il cervello del ragno come analogo dell'umano

2024 Autore: Seth Attwood | [email protected]. Ultima modifica: 2023-12-16 16:08

Nel 2000, il professor Toshiyuki Nakagaki, biologo e fisico dell'Università giapponese di Hokkaido, ha prelevato un campione di uno stampo giallo e lo ha posizionato all'ingresso di un labirinto utilizzato per testare l'intelligenza e la memoria dei topi. All'altra estremità del labirinto, mise una zolletta di zucchero. Il fungo non solo ha trovato un percorso per lo zucchero, ma ha anche usato il percorso più breve per questo.

Cosa stanno pensando i funghi?

Physarum polycephalum odorava di zucchero e cominciò a mandare i suoi germogli in cerca di esso. Le ragnatele del fungo si biforcavano a ogni intersezione del labirinto e quelli che cadevano in un vicolo cieco si voltarono e cominciarono a guardare in altre direzioni. Per diverse ore, ragnatele di funghi hanno riempito i passaggi del labirinto e alla fine della giornata uno di loro ha trovato la strada per lo zucchero.

Dopodiché, Toshiyuki e il suo team di ricercatori hanno preso un pezzo della tela di ragno del fungo che ha partecipato al primo esperimento, e lo hanno messo all'ingresso di una copia dello stesso labirinto, anch'essa con una zolletta di zucchero all'altra estremità. Quello che è successo ha stupito tutti. Nel primo istante la ragnatela si divise in due: un germoglio si fece strada verso lo zucchero, senza un solo giro in più, l'altro si arrampicò sulla parete del labirinto e lo attraversò direttamente, lungo il soffitto, dritto alla meta. La ragnatela non solo ricordava la strada, ma cambiava anche le regole del gioco.

Ho osato resistere alla tendenza a trattare queste creature come piante. Quando fai ricerca sui funghi per diversi anni, inizi a notare due cose. Primo, i funghi sono più vicini al regno animale di quanto sembri. In secondo luogo, le loro azioni a volte sembrano essere il risultato di una decisione deliberata. Ho pensato che ai funghi dovesse essere data l'opportunità di provare a risolvere gli enigmi.

Ulteriori ricerche di Toshiyuki hanno scoperto che i funghi possono anche pianificare percorsi di trasporto e molto più velocemente degli ingegneri professionisti. Toshiyuki ha preso una mappa del Giappone e ha posizionato pezzi di cibo in luoghi corrispondenti alle principali città del paese. Ha messo i funghi "a Tokyo". Dopo 23 ore, hanno costruito una rete lineare di ragnatele su tutti i pezzi di cibo. Il risultato è una replica quasi esatta della rete ferroviaria intorno a Tokyo.

Non è così difficile collegare diverse dozzine di punti; ma collegarli in modo efficiente ed economico non è affatto facile. Credo che la nostra ricerca non solo ci aiuterà a capire come migliorare le infrastrutture, ma anche come costruire reti di informazioni più efficienti.

INDOVINELLO DI UN ALTRO ESSERE

Secondo stime prudenti, ci sono circa 160 mila ceppi di funghi sulla Terra, la maggior parte dei quali ha capacità impressionanti.

Ad esempio, a Chernobyl è stato scoperto un fungo che si nutre di prodotti radioattivi e, allo stesso tempo, pulisce l'aria circostante. Questo fungo è stato trovato sul muro di una centrale nucleare distrutta, che per molti anni dopo il disastro ha continuato a produrre radiazioni che distruggono tutta la vita entro un raggio di diversi chilometri.

Durante l'esplorazione della foresta amazzonica, due studenti di biologia della Yale University hanno scoperto il fungo Pestalotiopsis microspora, che può degradare la plastica. Questa capacità è stata scoperta quando il fungo ha mangiato la capsula di Petri in cui è stato coltivato.

Finora, né la nostra scienza né la nostra tecnologia sono in grado di farlo. La contaminazione da plastica è uno dei maggiori problemi tecnologici. Oggi abbiamo grandi speranze per questo fungo. - Professor Scott A. Strobl.

I genetisti dell'American Institute of Bioenergy sono riusciti a far digerire più velocemente al ceppo di funghi lo xilosio, lo zucchero naturale. Il potenziale significato di questa scoperta risiede nella creazione di un modo nuovo, economico e veloce di produrre biocarburanti puliti.

Sembrerebbe, come fa un organismo "primitivo", senza cervello e limitato nei movimenti, a compiere miracoli al di fuori del controllo della scienza?

Per cercare di capire il mondo del fungo, devi prima chiarire qualcosa. Shiitake, portobello e champignon non sono solo i nomi dei funghi commestibili. Ognuno di loro è un organismo vivente, che rappresenta una rete di milioni di sottilissime ragnatele sotterranee. I funghi che spuntano dal terreno sono solo i "punte delle dita" di queste ragnatele, gli "strumenti" con cui il corpo sparge i suoi semi. Ciascuno di questi "dito" contiene migliaia di spore. Sono trasportati dal vento e dagli animali. Quando le spore cadono nel terreno, creano nuove ragnatele e germinano con nuovi funghi.

Questa creatura respira ossigeno. È così insolito da un punto di vista biologico che appartiene al proprio regno, separato sia dagli animali che dalle piante.

Ma cosa sappiamo veramente di questa forma di vita?

Non sappiamo cosa spinga il sistema sotterraneo di ragnatele a rilasciare in un certo momento funghi sulla superficie della terra; perché un fungo cresce verso un albero e un altro verso un altro; e perché alcuni di loro producono veleni mortali, mentre altri sono gustosi, sani e profumati. In alcuni casi, non possiamo nemmeno prevedere la tempistica per il loro sviluppo. I funghi possono apparire in tre anni, o anche 30 anni dopo che la loro spora ha trovato un albero adatto. In altre parole, non sappiamo nemmeno le cose più elementari sui funghi. - Michael Pollan, ricercatore.

REGINA DEI MORTI

Troviamo difficile capire i funghi a causa della loro struttura anatomica. Quando prendi un pomodoro in mano, tieni in mano il pomodoro intero così com'è. Ma non puoi cogliere un fungo ed esaminarne la struttura. Un fungo è solo il frutto di un organismo grande e complesso. La rete di ragnatele è troppo sottile per essere ripulita dal terreno senza danneggiarlo. - Sgula Motspi, microbiologa.

Un altro problema è che la maggior parte dei funghi di bosco non può essere addomesticata e sono molto difficili da coltivare, sia per la ricerca che per scopi industriali.

Scelgono solo una certa cucciolata, decidono loro stessi quando germinare. Spesso la loro scelta ricade su vecchi alberi che non possono essere trasferiti in un altro luogo. E anche se piantiamo centinaia di alberi adatti nella foresta e spruzziamo miliardi di spore sul terreno, non c'è alcuna garanzia che otterremo i funghi in un tempo ragionevole. - Michael Pollan, ricercatore.

I sistemi di nutrizione, crescita, riproduzione e produzione di energia nei funghi sono completamente diversi da quelli degli animali. Non hanno clorofilla e quindi, a differenza delle piante, non utilizzano direttamente l'energia del sole. Champignon, shiitake e portobello, per esempio, crescono su una lettiera di piante appassite.

Come gli animali, i funghi digeriscono il cibo, ma, a differenza di loro, digeriscono il cibo al di fuori del loro corpo: i funghi secernono enzimi che decompongono la materia organica nei suoi componenti, per poi assorbire queste molecole.

Se il suolo è lo stomaco del globo, i funghi sono i suoi succhi digestivi. Senza la loro capacità di decomporre e processare la materia organica, la terra sarebbe soffocata molto tempo fa. La materia morta si accumulerebbe all'infinito, il ciclo del carbonio verrebbe interrotto e tutti gli esseri viventi rimarrebbero senza cibo.

Nella nostra ricerca ci concentriamo sulla vita e sulla crescita, ma in natura la morte e il decadimento sono ugualmente importanti. I funghi sono i dominatori indiscussi del regno della morte. Pertanto, a proposito, ce ne sono così tanti nei cimiteri. Ma il segreto più grande è l'enorme energia dei funghi. Ci sono funghi che possono rompere l'asfalto, brillare al buio, elaborare un intero mucchio di rifiuti petrolchimici durante la notte e trasformarli in un prodotto commestibile e nutriente. Il fungo Coprinopsis atramentaria è in grado di far crescere un corpo fruttifero in poche ore e poi, in un giorno, trasformarsi in una pozza di inchiostro nero.

I funghi allucinogeni fanno cambiare idea alle persone. Ci sono funghi velenosi che possono uccidere un elefante. E il paradosso è che contengono tutte piccole quantità di calorie che i ricercatori di solito usano per misurare l'energia. Il nostro modo di misurare l'energia non sembra adattarsi qui. Le calorie caratterizzano l'energia solare immagazzinata nelle piante. Ma i funghi sono debolmente associati al sole. Germogliano di notte e appassiscono durante il giorno. La loro energia è qualcosa di completamente diverso.

- Michael Pollan, ricercatore.

INTERNET SOTTO TERRA

Il micelio è la complessa infrastruttura su cui si trovano tutti gli impianti del mondo. In dieci centimetri cubi di suolo si trovano otto chilometri delle sue ragnatele. Il piede umano copre circa mezzo milione di chilometri di ragnatele ravvicinate. - Paul Stemets, micologo.

Cosa sta succedendo in queste reti?

All'inizio degli anni '90, è emersa per la prima volta l'idea che la rete di queste ragnatele non solo veicolasse cibo e sostanze chimiche, ma fosse anche una rete di comunicazione intelligente e autoapprendente. Osservando anche piccole sezioni di questa rete, è facile riconoscere una struttura familiare. Le immagini grafiche di Internet sembrano esattamente le stesse. I rami di rete e, se uno dei rami si guasta, viene rapidamente sostituito da soluzioni alternative. I suoi nodi, situati in aree strategiche, sono meglio forniti di energia a causa di luoghi meno attivi, e sono ingranditi. Queste reti hanno sensibilità. E ogni web può trasmettere informazioni all'intera rete.

E non esiste un "server centrale". Ogni web è indipendente e le informazioni che raccoglie possono essere trasmesse alla rete in tutte le direzioni. Pertanto, il modello di base di Internet è esistito in ogni momento, solo che si nascondeva nel terreno. - Paul Stemec, micologo

La rete stessa sembra essere in grado di crescere all'infinito. Ad esempio, nello stato del Michigan, è stato trovato un micelio, che è cresciuto sottoterra su un'area di nove chilometri quadrati. Si stima che abbia circa 2000 anni.

Quando la rete decide di coltivare funghi?

A volte il motivo è il pericolo per il futuro della rete. Se la foresta che alimenta la rete si esaurisce, il micelio smette di ricevere zuccheri dalle radici degli alberi. Quindi fa germogliare i funghi alle sue estremità più lontane, in modo che diffondano spore fungine, "liberano" i suoi geni e diano loro l'opportunità di trovare un nuovo posto. È così che è apparsa l'espressione "funghi dopo la pioggia". La pioggia lava via il marciume organico dal terreno e, in sostanza, priva la rete della sua fonte di energia - quindi la rete invia "squadre di soccorso" con controversie alla ricerca di un nuovo rifugio.

INCUBO PER INSETTI

"Trovare una nuova casa" è un'altra cosa che distingue i funghi dai regni animale e vegetale. Ci sono funghi che diffondono le loro spore proprio come i frutti diffondono i loro semi. Altri producono feromoni che fanno desiderare compulsivamente gli esseri viventi. I raccoglitori di tartufo bianco lo usano per cercare i maiali, poiché l'odore di questi funghi è simile a quello di un cinghiale alfa.

Tuttavia, esistono modi più complessi e crudeli per diffondere i funghi. L'osservazione delle formiche dell'Africa occidentale della specie Megaloponera foetens ha registrato che ogni anno si arrampicano su alberi ad alto fusto e con tale forza trafiggono le loro fauci nel tronco che dopo non possono liberarsi e muoiono. In precedenza, non c'erano casi di suicidio di massa di formiche.

Si è scoperto che gli insetti agiscono contro la loro volontà e qualcun altro li manda a morte. Il motivo sono le spore più piccole del fungo הטומנטלה, che a volte riescono a entrare nella bocca delle formiche. Una volta nella testa dell'insetto, la spora invia sostanze chimiche al cervello. Dopodiché, la formica inizia ad arrampicarsi sull'albero più vicino e affonda le fauci nella sua corteccia. Qui, come svegliandosi da un incubo, inizia a cercare di liberarsi e, alla fine, esausto, muore. Dopo circa due settimane, i funghi spuntano dalla sua testa.

Sugli alberi in Camerun, puoi vedere centinaia di funghi che crescono dai corpi delle formiche. Per i funghi, questo potere sul cervello è un mezzo di riproduzione: usano le zampe di una formica per arrampicarsi su un albero, e l'altezza aiuta la diffusione delle loro spore dal vento; così si trovano nuove case e…. nuove formiche.

Il "fungo zombie" thailandese Ophiocordyceps unilateralis incoraggia le formiche che se ne nutrono ad arrampicarsi sulle foglie di alcune piante. La distanza che le formiche infette percorrono per questo è molto maggiore delle distanze nella loro vita normale, e quindi, dopo aver raggiunto le foglie, gli insetti muoiono di fatica e di fame, e dopo due settimane i funghi spuntano dai loro corpi.

Queste creature sono forse le più incredibili di tutte quelle che ho visto. Crediamo che producano sostanze chimiche simili all'LSD, ma non abbiamo ancora incontrato farmaci che inducano comportamenti nell'interesse di qualcuno. - Professor David Hughes.

Hughes ha scoperto dei funghi che controllano il cervello di ragni, pidocchi e mosche.

Questa non è una coincidenza, selezione naturale o sottoprodotti di un altro processo. Questi insetti vengono inviati contro la loro volontà dove non dovrebbero essere, ma come funghi. Quando abbiamo trasferito le formiche infette su altre foglie, i funghi semplicemente non hanno germogliato. - Professor David Hughes

COME SONO STATI INVENTATI GLI ANTIBIOTICI

C'è anche un lato positivo nel fatto che i funghi possono produrre forti veleni. Alcuni di questi veleni sono armi efficaci contro i nostri nemici comuni. Ad esempio, i microbi.

Delle 160 mila specie di funghi, i cui corpi contengono composti chimici complessi, la scienza è stata in grado di decifrare e riprodurre solo 20, e tra queste sono state trovate molte delle medicine più importanti.

C'è una ragione per cui i funghi producono medicinali. Crescono sempre nei posti peggiori, umidi, caldi, in luoghi che sono "fabbriche di microbi e virus". La maggior parte delle piante non ha protezione contro questi fattori, ma i funghi resistono. Il noto farmaco Lipitor, che è una delle poche soluzioni conosciute ai problemi del colesterolo e del diabete, è stato trovato nel fungo rosso cinese. E i funghi enoki e shiitake sono inclusi nel paniere dei medicinali ricevuti dai malati di cancro in Giappone. - Elinor Shavit, microloga.

Sfortunatamente, la varietà di medicinali a base di funghi è in costante diminuzione. Il motivo è la distruzione delle foreste boscose, soprattutto nel bacino amazzonico.

Insieme ad altre forme di vita, distruggiamo anche i funghi. Il numero delle loro varietà è in costante diminuzione e questo mi preoccupa per motivi puramente egoistici. Il mondo ha presentato un regalo straordinario: un enorme laboratorio naturale per la produzione di farmaci. Dalla penicillina ai farmaci per il cancro, l'AIDS, l'influenza e le malattie senili. Gli antichi egizi chiamavano i funghi "il dio della morte" per un motivo. Oggi distruggiamo costantemente questo laboratorio… - Paul Stemets, micologo.

Stemets parla del fungo fomitopsis. Scoperto nel 1965, questo fungo ha dimostrato di essere un rimedio efficace per la tubercolosi e oggi cresce solo in cinque località degli Stati Uniti. In Europa, questo fungo è già completamente scomparso.

Con un gruppo di specialisti, siamo andati decine di volte nelle foreste, cercando di trovare molti altri funghi simili. Dopo molti sforzi, abbiamo finalmente trovato un campione che siamo riusciti a coltivare in laboratorio. Chissà quante persone questo fungo salverà in futuro. - Paul Stemets, micologo.

L'anno scorso, Stemets ha aderito al programma di difesa biologica del Dipartimento della Difesa degli Stati Uniti e ha contribuito alla ricerca e alla conservazione di 300 specie rare di funghi.

Abbiamo fatto un esperimento: abbiamo raccolto quattro cumuli di spazzatura. Uno è stato usato da noi come controllo; negli altri due abbiamo aggiunto sostanze chimiche e biologiche che decompongono i rifiuti; su quest'ultimo sono state spruzzate spore di funghi. Tornando due mesi dopo, abbiamo trovato tre mucchi scuri fetidi e uno luminoso, ricoperti da centinaia di chilogrammi di funghi… Alcune delle sostanze tossiche si sono trasformate in sostanze organiche. I funghi attiravano gli insetti, deponevano le uova, da cui si schiudevano i bruchi, e poi apparivano gli uccelli - e l'intero mucchio si trasformò in una collina verde piena di vita. Quando abbiamo cercato di fare lo stesso nei fiumi inquinati, abbiamo notato il processo di purificazione dai veleni. Ecco cosa esplorare! Forse tutti i nostri problemi di inquinamento possono essere risolti con i funghi giusti. - Paul Stemets, micologo.

DOV'È IL CERVELLO?

"Una stima è che funziona in modo simile nei funghi", dice Toshiyuki. "Da un punto di vista puramente biologico, ogni ragnatela riceve individualmente segnali chimici su dove andare e cosa evitare. La somma di questi segnali crea una sorta di sistema decisionale. In altre parole, l'intelligenza del fungo è nella sua rete. Aggiungete a ciò milioni di anni di evoluzione nelle condizioni più difficili, moltiplicati per centinaia di migliaia di specie diverse, e avrete qualcosa che dovrebbe essere comunque abbastanza intelligente".

- E questa è la tua spiegazione di ciò che sta accadendo?

- Questo è l'inizio.