Wat denken paddenstoelen?
- In 2000 nam professor Toshiyuki Nakagaki, een bioloog en natuurkundige aan de Japanse Universiteit van Hokkaido, een monster van een gele schimmel en plaatste deze bij de ingang van het doolhof, dat wordt gebruikt om de intelligentie en het geheugen van muizen te testen. Aan de andere kant van het doolhof plaatste hij een suikerklontje.
Physarum polycephalum leek suiker te ruiken en begon zijn spruiten ernaar op zoek te sturen. De spinnenwebben van de paddenstoel splitsten zich op elke kruising van het doolhof, en de spinnenwebben die in een doodlopende weg vielen, draaiden zich om en begonnen in andere richtingen te kijken. Urenlang vulden paddenstoelenwebben de doolhofpassages, en tegen het einde van de dag vond een van hen zijn weg naar suiker.
Daarna namen Toshiyuki en zijn team van onderzoekers een stukje van het spinnenweb van de paddenstoel die deelnamen aan het eerste experiment, en legden het bij de ingang van een kopie van hetzelfde doolhof, ook met een suikerklontje aan het andere uiteinde. Wat er gebeurde, verbaasde iedereen. Op het eerste moment vertakte het spinneweb zich in tweeën: de ene spruit vond zijn weg naar de suiker, zonder een enkele extra draai, de andere - klom de muur van het labyrint op en stak deze rechtstreeks over, langs het plafond, rechtstreeks naar het doel. Het paddenstoelenweb herinnerde zich niet alleen de weg, maar veranderde ook de regels van het spel.
Ik durfde de neiging te weerstaan om deze wezens als planten te behandelen. Als je meerdere jaren paddenstoelenonderzoek doet, begin je twee dingen op te merken. Ten eerste staan paddenstoelen dichter bij het dierenrijk dan het lijkt. Ten tweede lijken hun acties soms het resultaat te zijn van een bewuste beslissing. Ik vond dat de paddenstoelen de kans moesten krijgen om de raadsels op te lossen … Toshiyuki Nakagaki
Verder onderzoek door Toshiyuki wees uit dat paddenstoelen ook transportroutes kunnen plannen en veel sneller dan professionele ingenieurs. Toshiyuki nam een kaart van Japan en legde stukjes voedsel op plaatsen die overeenkwamen met de grote steden van het land. Hij zette de champignons "in Tokyo". Na 23 uur bouwden ze een lineair web van spinnenwebben op alle stukjes voedsel. Het resultaat is een bijna exacte replica van het spoorwegnet rond Tokio.
Het is niet zo moeilijk om enkele tientallen punten met elkaar te verbinden; maar ze efficiënt en economisch verbinden is helemaal niet eenvoudig. Ik geloof dat ons onderzoek ons niet alleen zal helpen begrijpen hoe we de infrastructuur kunnen verbeteren, maar ook hoe we efficiëntere informatienetwerken kunnen bouwen. - Toshiyuki Nakagaki
Promotie video:
HET RAAD VAN EEN ANDER ZIJN
Volgens conservatieve schattingen zijn er ongeveer 160.000 schimmelsoorten op aarde, waarvan de meeste indrukwekkende vermogens hebben.
In Tsjernobyl werd bijvoorbeeld een paddenstoel ontdekt die zich voedt met radioactieve producten en tegelijkertijd de lucht eromheen reinigt. Deze paddenstoel werd gevonden op de muur van een verwoeste kerncentrale, die jarenlang na de ramp straling bleef produceren die al het leven in een straal van enkele kilometers vernietigt.
Tijdens het verkennen van het Amazonewoud vonden twee biologiestudenten van Yale University de schimmel Pestalotiopsis microspora, die plastic kan afbreken. Dit vermogen werd ontdekt toen de schimmel de petrischaal at waarin hij was gekweekt.
Tot nu toe is noch onze wetenschap, noch onze technologie hiertoe in staat. Plasticverontreiniging is een van de grootste technologische problemen. Vandaag hebben we hoge verwachtingen van deze schimmel. - Professor Scott A. Strobl.
Genetici van het American Institute of Bioenergy zijn erin geslaagd de paddenstoelenstam de natuurlijke suiker xylose sneller te laten verteren. De potentiële betekenis van deze ontdekking ligt in het creëren van een nieuwe, goedkope en snelle manier om schone biobrandstof te produceren.
Het lijkt erop dat een "primitief" organisme, zonder hersenen en beperkt in beweging, wonderen verricht die buiten de controle van de wetenschap liggen?
Om de wereld van de paddenstoel te begrijpen, moet je eerst iets uitleggen. Shiitake, portobello en champignon zijn niet alleen de namen van eetbare paddenstoelen. Elk van hen is een levend organisme dat een netwerk van miljoenen dunste spinnenwebben onder de grond vertegenwoordigt. De paddenstoelen die uit de grond gluren, zijn slechts de ‘vingertoppen’ van deze spinnenwebben, de ‘werktuigen’ waarmee het lichaam zijn zaadjes verspreidt. Elke "vinger" bevat duizenden sporen. Ze worden gedragen door de wind en dieren. Wanneer sporen in de grond vallen, maken ze nieuwe webben en ontkiemen ze met nieuwe paddenstoelen.
Dit wezen ademt zuurstof. Biologisch gezien is het zo ongebruikelijk dat het tot zijn eigen koninkrijk behoort, gescheiden van zowel dieren als planten.
Maar wat weten we echt over deze levensvorm?
We weten niet wat het ondergrondse systeem van spinnenwebben op een bepaald moment ertoe aanzet om paddenstoelen naar de oppervlakte van de aarde te laten gaan; waarom groeit de ene paddenstoel naar de ene boom toe en de andere naar de andere; en waarom sommigen van hen dodelijke gifstoffen produceren, terwijl andere lekker, gezond en geurig zijn. In sommige gevallen kunnen we zelfs de tijdlijn voor hun ontwikkeling niet voorspellen. Paddestoelen kunnen drie jaar later verschijnen, of 30 jaar nadat hun sporen een geschikte boom hebben gevonden. Met andere woorden, we weten niet eens de meest basale dingen over paddenstoelen. - Michael Pollan, onderzoeker.
KONINGIN VAN DE DODEN
Het is voor ons moeilijk om paddenstoelen te begrijpen vanwege hun anatomische structuur. Als je een tomaat in je hand neemt, houd je de hele tomaat in je hand zoals hij is. Maar je kunt een paddenstoel niet plukken en de structuur ervan onderzoeken. Een paddenstoel is slechts de vrucht van een groot en complex organisme. Het web van spinnenwebben is te dun om van aarde te worden ontdaan zonder het te beschadigen. - Sgula Motspi, microbioloog.
Een ander probleem is dat de meeste bospaddestoelen niet kunnen worden gedomesticeerd en erg moeilijk te kweken zijn, zowel voor onderzoeks- als industriële doeleinden.
Ze kiezen alleen een bepaald nest, ze beslissen zelf wanneer ze ontkiemen. Vaak valt hun keuze op oude bomen die niet naar een andere plek kunnen worden overgebracht. En zelfs als we honderden geschikte bomen in het bos planten en miljarden sporen op de grond sproeien, is er geen garantie dat we binnen een redelijke tijd paddenstoelen krijgen. - Michael Pollan, onderzoeker.
De systemen van voeding, groei, voortplanting en energieproductie bij schimmels zijn totaal anders dan bij dieren. Ze hebben geen chlorofyl en gebruiken daarom, in tegenstelling tot planten, niet direct de energie van de zon. Champignons, shiitake en portobello groeien bijvoorbeeld op een nest verwelkte planten.
Net als dieren verteren paddenstoelen voedsel, maar in tegenstelling tot hen verteren ze voedsel buiten hun lichaam: paddenstoelen scheiden enzymen af die organisch materiaal in zijn componenten afbreken en vervolgens deze moleculen opnemen.
Als aarde de maag van de wereld is, dan zijn paddenstoelen de spijsverteringssappen. Zonder hun vermogen om organisch materiaal af te breken en te verwerken, zou de aarde al lang geleden zijn gestikt. Dode materie zou zich eindeloos opstapelen, de koolstofcyclus zou worden onderbroken en alle levende wezens zouden zonder voedsel zitten.
We richten ons in ons onderzoek op leven en groei, maar in de natuur zijn dood en verval even belangrijk. Paddestoelen zijn de onbetwiste heersers van het koninkrijk van de dood. Daarom zijn er trouwens zoveel op begraafplaatsen. Maar het grootste geheim is de enorme energie van de paddenstoelen. Er zijn paddenstoelen die het asfalt kunnen kraken, gloeien in het donker, een hele hoop petrochemisch afval 's nachts verwerken en er een eetbaar en voedzaam product van maken. De Coprinopsis atramentaria-schimmel is in staat om binnen een paar uur een vruchtlichaam te laten groeien en vervolgens, in één dag, in een plas zwarte inkt te veranderen.
Hallucinogene paddenstoelen veranderen de gedachten van mensen. Er zijn giftige paddenstoelen die een olifant kunnen doden. En de paradox is dat ze allemaal kleine hoeveelheden calorieën bevatten die onderzoekers gewoonlijk gebruiken om energie te meten. Onze manier van meten van energie lijkt hier niet te passen. Calorieën kenmerken de zonne-energie die in planten wordt opgeslagen. Maar paddenstoelen worden zwak geassocieerd met de zon. Ze ontkiemen 's nachts en verdorren overdag. Hun energie is iets heel anders.
- Michael Pollan, onderzoeker.
INTERNET ONDER DE AARDE
Het mycelium is de complexe infrastructuur waarop alle planten ter wereld staan. In tien kubieke centimeter grond vind je acht kilometer spinnenwebben. De menselijke voet bedekt ongeveer een half miljoen kilometer dicht bij elkaar geplaatste spinnenwebben. - Paul Stemets, mycoloog.
Wat gebeurt er in deze webben?
Begin jaren negentig ontstond voor het eerst het idee dat het web van deze spinnenwebben niet alleen voedsel en chemicaliën overbracht, maar ook een intelligent en zelflerend communicatienetwerk was. Het is gemakkelijk om een bekende structuur te herkennen door zelfs naar kleine delen van dit netwerk te kijken. De grafische afbeeldingen van internet zien er precies hetzelfde uit. Het netwerk vertakt zich, en als een van de takken uitvalt, wordt het snel vervangen door tijdelijke oplossingen. De knooppunten, gelegen in strategische gebieden, worden beter van stroom voorzien vanwege minder actieve plaatsen en worden vergroot. Deze spinnenwebben zijn gevoelig. En elk web kan informatie overbrengen naar het hele netwerk.
En er is geen "centrale server". Elk spinnenweb is onafhankelijk en de informatie die het verzamelt, kan in alle richtingen naar het netwerk worden verzonden. Het basismodel van internet heeft dus altijd bestaan, alleen was het verborgen in de grond. - Paul Stemec, mycoloog
Het netwerk zelf lijkt oneindig te kunnen groeien. In de staat Michigan werd bijvoorbeeld een mycelium gevonden, dat ondergronds is uitgegroeid tot een oppervlakte van negen vierkante kilometer. Het wordt geschat op ongeveer 2000 jaar oud.
Wanneer besluit het netwerk om paddenstoelen te telen?
Soms is de reden het gevaar voor de toekomst van het netwerk. Als het bos dat het netwerk voedt, doorbrandt, stopt het mycelium met het ontvangen van suikers uit de boomwortels. Vervolgens laat ze aan de meest afgelegen uiteinden paddenstoelen ontkiemen, zodat ze schimmelsporen verspreiden, haar genen "bevrijden" en ze de kans geven een nieuwe plek te vinden. Dit is hoe de uitdrukking "paddestoelen na regen" verscheen. De regen wast organisch rot van de grond en berooft in wezen het netwerk van zijn stroombron - dan stuurt het netwerk "reddingsteams" met geschillen op zoek naar een nieuw toevluchtsoord.
NACHTMERRIE VOOR INSECTEN
"Een nieuw huis vinden" is een ander ding dat paddenstoelen onderscheidt van het dieren- en plantenrijk. Er zijn paddenstoelen die hun sporen verspreiden zoals vruchten hun zaden verspreiden. Anderen produceren feromonen waardoor levende wezens er dwangmatig naar hunkeren. Witte truffelzoekers gebruiken het om naar varkens te zoeken, omdat de geur van deze paddenstoelen vergelijkbaar is met die van een alfabeer.
Er zijn echter meer complexe en brutale manieren om schimmels te verspreiden. Waarnemingen van de West-Afrikaanse mieren van de soort Megaloponera foetens vermeldden dat ze elk jaar in hoge bomen klimmen en met zo'n kracht hun kaken in de stam steken dat ze zich daarna niet meer kunnen bevrijden en doodgaan. Eerder waren er geen gevallen van massale zelfmoord onder mieren.
Het bleek dat de insecten tegen hun wil handelen, en iemand anders stuurt ze de dood in. De reden zijn de kleinste sporen van de הטומנטלה-schimmel, die soms in de monden van de mieren terechtkomen. Eenmaal in het hoofd van het insect, stuurt de spore chemicaliën naar zijn hersenen. Daarna begint de mier de dichtstbijzijnde boom te beklimmen en steekt hij zijn kaken in zijn schors. Hier begint hij, alsof hij uit een nachtmerrie ontwaakt, te proberen zichzelf te bevrijden en uiteindelijk, uitgeput, sterft hij. Na ongeveer twee weken ontspruiten de paddenstoelen ה mushroomsומנטלה uit zijn hoofd.
Aan bomen in Kameroen kun je honderden paddenstoelen zien groeien uit de lichamen van mieren. Voor schimmels is deze macht over de hersenen een reproductiemiddel: ze gebruiken de poten van een mier om in een boom te klimmen, en de hoogte helpt de verspreiding van hun sporen door de wind; dus vinden ze een nieuw huis en…. nieuwe mieren.
De Thaise "zombie-paddenstoel" Ophiocordyceps unilateralis moedigt de mieren die zich ervan voeden aan om in de bladeren van bepaalde planten te klimmen. De afstand die de geïnfecteerde mieren hiervoor afleggen is veel groter dan de afstanden in hun normale leven, en daarom sterven de insecten bij het bereiken van de bladeren van vermoeidheid en honger, en na twee weken schieten er paddenstoelen uit hun lichaam.
Deze wezens zijn misschien wel de meest verbazingwekkende van alles wat ik heb gezien. We denken dat ze LSD-achtige chemicaliën produceren, maar we zijn nog geen medicijnen tegengekomen die gedrag in iemands belang opwekken. - Professor David Hughes.
Hughes ontdekte schimmels die de hersenen van spinnen, luizen en vliegen beheersen.
Dit is geen toeval, natuurlijke selectie of bijproducten van een ander proces. Deze insecten worden tegen hun wil gestuurd naar waar ze niet zouden moeten zijn, maar paddenstoelen houden van. Toen we de geïnfecteerde mieren overbrachten naar andere bladeren, ontkiemden de paddenstoelen gewoon niet. - Professor David Hughes
HOE DE ANTIBIOTICA WERDEN UITGEVONDEN
Er is een positieve kant aan het feit dat paddenstoelen sterke gifstoffen kunnen produceren. Sommige van deze gifstoffen zijn effectieve wapens tegen onze gemeenschappelijke vijanden. Bijvoorbeeld microben.
De beste antibiotica zitten in paddenstoelen. - Paul Stemets, mycoloog.
Van de 160 duizend soorten paddenstoelen, waarvan de lichamen complexe chemische verbindingen bevatten, kon de wetenschap er slechts 20 ontcijferen en reproduceren, en onder hen werden verschillende essentiële medicijnen gevonden.
Er is een reden waarom paddenstoelen medicijnen produceren. Ze groeien altijd op de slechtste plaatsen, vochtig, heet, op plaatsen die "fabrieken van microben en virussen" zijn. De meeste planten hebben geen bescherming tegen deze factoren, maar schimmels zijn resistent. Het bekende medicijn Lipitor, een van de weinige bekende oplossingen voor cholesterol en diabetes, is gevonden in de rode Chinese paddenstoel. En enoki- en shiitake-paddenstoelen zijn opgenomen in de mand met medicijnen die kankerpatiënten in Japan ontvangen. - Elinor Shavit, microloog.
Helaas neemt de variëteit aan geneesmiddelen voor paddenstoelen voortdurend af. De reden is de vernietiging van bosrijke bossen, vooral in de Amazone.
Samen met andere levensvormen vernietigen we ook paddenstoelen. Het aantal van hun variëteiten neemt voortdurend af en dit baart mij puur egoïstische redenen zorgen. De wereld heeft een verbluffend geschenk gepresenteerd - een enorm natuurlijk laboratorium voor de productie van medicijnen. Van penicilline tot medicijnen tegen kanker, aids, griep en seniele ziekten. De oude Egyptenaren noemden paddenstoelen niet voor niets "de god van de dood". Vandaag vernietigen we consequent dit laboratorium … Paul Stemets, mycoloog.
Stemets heeft het over de fomitopsis-paddenstoel. Deze paddenstoel, ontdekt in 1965, heeft bewezen een effectief middel tegen tuberculose te zijn en groeit tegenwoordig op slechts vijf locaties in de Verenigde Staten. In Europa is deze paddenstoel al helemaal verdwenen.
Met een groep specialisten gingen we tientallen keren naar de bossen om nog meer vergelijkbare paddenstoelen te vinden. Na veel moeite hebben we eindelijk een monster gevonden dat we in het laboratorium hebben kunnen laten groeien. Wie weet hoeveel mensen deze paddenstoel in de toekomst zal redden. - Paul Stemets, mycoloog.
Vorig jaar sloot Stemets zich aan bij het biologische defensieprogramma van het Amerikaanse ministerie van Defensie en hielp bij het zoeken en behouden van 300 zeldzame soorten paddenstoelen.
We hebben een experiment gedaan: we hebben vier hopen afval verzameld. Een ervan werd door ons gebruikt als controle; in de andere twee hebben we chemicaliën en biologische stoffen toegevoegd die afval afbreken; over de laatste werden paddenstoelensporen gespoten. Toen we twee maanden later terugkeerden, vonden we drie donkere, stinkende hopen en een heldere, overwoekerd met honderden kilo's paddenstoelen … Sommige van de giftige stoffen veranderden in organische. De paddenstoelen trokken insecten aan, ze legden eieren, waaruit de rupsen uitkwamen, en toen verschenen de vogels - en de hele stapel veranderde in een groene heuvel vol leven. Toen we probeerden hetzelfde te doen in vervuilde rivieren, zagen we het proces van zuivering van gifstoffen. Hier is wat je kunt ontdekken! Misschien kunnen al onze vervuilingsproblemen worden opgelost met de juiste paddenstoelen. - Paul Stemets, mycoloog.
WAAR IS HET HERSENEN?
"Een schatting is dat het op een vergelijkbare manier werkt bij paddenstoelen", zegt Toshiyuki. "Vanuit een puur biologisch oogpunt ontvangt elk spinnenweb afzonderlijk chemische signalen over waar je heen moet en wat je moet vermijden. De som van deze signalen creëert een soort besluitvormingssysteem. Met andere woorden, de intelligentie van de paddenstoel zit in zijn netwerk. Voeg daar nog miljoenen jaren van evolutie onder de moeilijkste omstandigheden aan toe, vermenigvuldigd met honderdduizenden verschillende soorten, en je hebt toch iets dat slim genoeg zou moeten zijn."
- En dit is jouw uitleg van wat er gebeurt?
- Dit is het begin.
Ignat Anjer
