Японские экологи постоянно проводили измерения электрического потенциала у 37 диких грибов и зафиксировали между ними целенаправленный обмен электрическими сигналами. Полив почвы возле одного из плодовых тел вызвал немедленное увеличение передачи информации по всей подземной сети. Этот способ коммуникации объединил в общую систему даже организмы с отличным генетическим кодом.
Ученые-биологи уже давно высказывают предположение о том, что подземная мицелиальная сеть, формирующаяся в лесу, выполняет не только функцию транспортировки питательных веществ, но и служит для передачи информации. Эксперименты, проведенные в лабораторных условиях, продемонстрировали способность грибов обмениваться электрическими импульсами, однако наблюдать масштабные связи в естественной среде обитания получалось нечасто. Затрудненность в наблюдении за тонкими грибными нитями под землей и непредсказуемость развития плодовых тел препятствовали экологам в сборе достоверных пространственных данных в дикой природе.
Авторы статьи, опубликованной в журнале Scientific Reports, весной на участке площадью 25 квадратных метров, занимаемом дубовым лесом в японской префектуре Мияги, была проведена подкормка мочевиной. В результате этого осенью наблюдался интенсивный рост грибов рода гебелома, часто называемых «аммиачными грибами ( Hebeloma). Биологи имплантировали тонкие медицинские электроды в шляпки и ножки 37 грибов и регистрировали разницу потенциалов с интервалом в секунду в течение трех с половиной дней.
После этого оценили ответ лесной сети на внешние воздействия. Специалисты аккуратно добавляли 200 миллилитров водопроводной воды или мочи человека, собранной одним из авторов исследования, к основанию выбранного гриба, а в ходе одного из экспериментов полностью покрыли водой исследуемый участок. По окончании электрофизиологических измерений ученые собрали все 37 грибов и провели секвенирование их ДНК для определения вида и степени родства. Характер и направление информационных потоков были проанализированы с использованием математического аппарата энтропии переноса.
Согласно проведенным расчетам, грибы непрерывно обмениваются электрическими сигналами. Интенсивность этого обмена закономерно связана с физическим и генетическим расстоянием: чем ближе расположены грибы и чем выше их генетическая схожесть, тем сильнее проявляется информационная связь. При этом сеть не ограничивается обменом между клонами. Исследователи зафиксировали стабильный обмен сигналами между генетически отличными организмами и даже между представителями двух различных видов — Hebeloma danicum и Hebeloma cylindrosporum.
В ходе исследования авторы обратили внимание на неравномерность участия грибов в коммуникационных процессах. Оказалось, что один из грибов (в статье он обозначен как гриб № 1) выполнял роль ключевого коммуникационного центра. Наиболее мощные информационные потоки исходили именно от него к группе соседних грибов (№ 2, 3, 5, 15). При этом гриб № 1 демонстрировал способность генерировать наиболее выраженные сигналы даже для гриба № 23, расположенного на значительном расстоянии и принадлежащего к другой разновидности.
Степень ответа на стимулы напрямую определялась интенсивностью воздействия. Если вода попадала только на отдельный гриб, то его собственный электрический потенциал возрастал, а интенсивность обмена сигналами между всеми грибами на участке заметно увеличивалась в течение получаса. Однако при одновременном увлажнении всей поверхности передача информации значительно снижалась: каждый гриб начинал проявлять активность независимо, что приводило к разрушению скоординированного сетевого взаимодействия из-за общего «информационного шума».
Использование мочи, являющейся предпочтительным источником азота для гебеломовых грибов, не привело к существенным результатам. Лишь гриб № 1 продемонстрировал незначительный, но заметный рост активности. Ученые объяснили это температурными факторами, поскольку исследование проводилось в осеннем лесу при температуре +10 °C. В такой прохладной среде почвенным микроорганизмам требуется около пяти дней для преобразования мочевины в аммиак, который является питательным веществом для грибов. Продолжительность эксперимента составляла всего три дня, поэтому грибы не смогли отреагировать на изменение химического состава почвы.
В природных условиях грибы создают постоянно меняющиеся коммуникационные сети и оперативно реагируют на локальное появление питательных веществ. Конкретный механизм взаимодействия между различными видами пока не установлен: информация может передаваться как посредством переплетенных гиф, принадлежащих разным видам, так и через выделение химических соединений, которые влияют на кислотность и электрический потенциал близлежащих колоний.