Ученые рассказали об обмене данными между грибами, связанном с использованием воды и мочевой кислоты

Новости МирТесен

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 исследователи провели проверку реакции лесной сети на внешние воздействия. Ученые поочередно добавляли 200 миллилитров водопроводной воды или мочи человека, собранной от одного из авторов исследования, под основание конкретного гриба, а в одном из экспериментов полностью заливали водой исследуемый участок. По завершении электрофизиологических измерений все 37 грибов были собраны и подвергнуты секвенированию ДНК для определения видовой принадлежности и степени родства. Интенсивность 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.

Реакция грибов на внешние воздействия напрямую зависела от интенсивности стимула. При локальном поливе одного гриба наблюдалось повышение его электрического потенциала, сопровождаемое увеличением обмена сигналами между всеми грибами в данной области на протяжении получаса. В то же время, при одновременном увлажнении всей площади эксперимента, передача информации значительно снижалась: каждый гриб активировался независимо, что привело к разрушению скоординированного сетевого взаимодействия из-за общего «информационного шума».

Испытание с использованием мочи, которую агенты предпочитают в качестве источника азота, не привело к существенным результатам. Лишь гриб под номером один продемонстрировал заметный, хотя и незначительный, рост активности. В опубликованном научном труде авторы объяснили это температурными условиями: исследование проводилось в осеннем лесу при температуре +10 °C. При такой низкой температуре почвенным бактериям требуется приблизительно пять дней для преобразования мочевины в аммиак, который является питательным веществом для грибов. Продолжительность эксперимента составила всего три дня, поэтому грибы не смогли полноценно 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.