Mantar dünyasının sırları: insanın bir analogu olarak örümceğin beyni

2024 Yazar: Seth Attwood | [email protected]. Son düzenleme: 2023-12-16 16:18

2000 yılında, Japon Hokkaido Üniversitesi'nde biyolog ve fizikçi olan Profesör Toshiyuki Nakagaki, sarı bir küf örneğini aldı ve farelerin zekasını ve hafızasını test etmek için kullanılan bir labirentin girişine yerleştirdi. Labirentin diğer ucuna bir küp şeker koydu. Mantar sadece şekere giden yolu bulmakla kalmamış, bunun için de en kısa yolu kullanmıştır.

Mantarlar ne düşünüyor?

Physarum polycephalum şeker gibi kokuyordu ve filizlerini onu aramaya göndermeye başladı. Mantarın örümcek ağları labirentin her kesişme noktasında çatallandı ve çıkmaza girenler dönüp başka yönlere bakmaya başladılar. Birkaç saat boyunca mantar ağları labirent geçitlerini doldurdu ve günün sonunda bunlardan biri şekere giden yolu buldu.

Bundan sonra, Toshiyuki ve araştırma ekibi, ilk deneye katılan mantarın örümcek ağının bir parçasını aldı ve aynı labirentin bir kopyasının girişine, diğer ucunda da bir küp şekerle koydu. Yaşananlar herkesi şaşırttı. İlk anda, örümcek ağı ikiye ayrıldı: bir filiz fazladan tek bir dönüş yapmadan şekere doğru yol aldı, diğeri labirentin duvarını tırmandı ve doğrudan tavan boyunca, doğrudan hedefe doğru geçti. Mantar ağı sadece yolu hatırlamakla kalmadı, aynı zamanda oyunun kurallarını da değiştirdi.

Bu yaratıklara bitki muamelesi yapma eğilimine direnmeye cüret ettim. Birkaç yıl boyunca mantar araştırması yaptığınızda iki şeyi fark etmeye başlarsınız. Birincisi, mantarlar hayvanlar alemine göründüğünden daha yakındır. İkincisi, eylemleri bazen kasıtlı bir kararın sonucu gibi görünüyor. Mantarlara bilmeceleri çözmeleri için fırsat verilmesi gerektiğini düşündüm.

Toshiyuki tarafından yapılan daha fazla araştırma, mantarların ulaşım yollarını da profesyonel mühendislerden çok daha hızlı planlayabildiğini buldu. Toshiyuki bir Japonya haritası aldı ve ülkedeki büyük şehirlere karşılık gelen yerlere yiyecek parçaları yerleştirdi. Mantarları "Tokyo'ya" koydu. 23 saat sonra, tüm yiyecek parçalarına doğrusal bir örümcek ağı kurdular. Sonuç, Tokyo çevresindeki demiryolu ağının neredeyse tam bir kopyası.

Birkaç düzine noktayı birbirine bağlamak o kadar da zor değil; ancak bunları verimli ve ekonomik bir şekilde bağlamak hiç de kolay değil. Araştırmamızın yalnızca altyapıyı nasıl iyileştireceğimizi anlamamıza değil, aynı zamanda daha verimli bilgi ağlarının nasıl oluşturulacağını anlamamıza da yardımcı olacağına inanıyorum.

BAŞKA BİR VARLIĞIN BİLİNCESİ

Muhafazakar tahminlere göre, Dünya'da çoğu etkileyici yeteneklere sahip yaklaşık 160 bin mantar türü var.

Örneğin Çernobil'de radyoaktif ürünlerle beslenen ve aynı zamanda etrafındaki havayı temizleyen bir mantar keşfedildi. Bu mantar, felaketten yıllar sonra, birkaç kilometre yarıçapındaki tüm yaşamı yok eden radyasyon üretmeye devam eden yıkılmış bir nükleer santralin duvarında bulundu.

Amazon ormanını keşfederken, Yale Üniversitesi'ndeki iki biyoloji öğrencisi, plastiği bozabilen Pestalotiopsis microspora mantarını buldu. Bu yetenek, mantar, içinde büyüdüğü petri kabını yediğinde keşfedildi.

Şimdiye kadar ne bilimimiz ne de teknolojimiz buna muktedirdir. Plastik kirlenmesi en büyük teknolojik sorunlardan biridir. Bugün bu mantar için büyük umutlarımız var. - Profesör Scott A. Strobl.

Amerikan Biyoenerji Enstitüsü'nden genetikçiler, mantar türünün doğal şeker ksilozunu daha hızlı sindirmesini sağlamayı başardı. Bu keşfin potansiyel önemi, temiz biyoyakıt üretmenin yeni, ucuz ve hızlı bir yolunun yaratılmasında yatmaktadır.

Görünüşe göre, beyni olmayan ve hareketi sınırlı olan “ilkel” bir organizma, bilimin kontrolünün ötesinde mucizeler nasıl gerçekleştiriyor?

Mantarın dünyasını anlamaya çalışmak için önce bir şeyi açıklığa kavuşturmalısın. Shiitake, portobello ve champignon sadece yenilebilir mantarların isimleri değildir. Her biri, yeraltındaki milyonlarca en ince örümcek ağından oluşan bir ağı temsil eden yaşayan bir organizmadır. Yerden dışarı bakan mantarlar, bu örümcek ağlarının sadece "parmak uçları", vücudun tohumlarını yaydığı "araçlar". Bu tür her bir "parmak" binlerce spor içerir. Rüzgar ve hayvanlar tarafından taşınırlar. Sporlar yere düştüğünde yeni ağlar oluşturur ve yeni mantarlarla filizlenir.

Bu yaratık oksijen soluyor. Biyolojik açıdan o kadar sıra dışıdır ki, hem hayvanlardan hem de bitkilerden ayrı olarak kendi krallığına aittir.

Ama bu yaşam formu hakkında gerçekten ne biliyoruz?

Yeraltı örümcek ağı sistemini belirli bir anda mantarları yeryüzüne salmaya neyin yönlendirdiğini bilmiyoruz; neden bir mantar bir ağaca doğru, diğeri diğerine doğru büyür; ve neden bazıları ölümcül zehirler üretirken diğerleri lezzetli, sağlıklı ve hoş kokuludur. Bazı durumlarda, gelişimlerinin zaman çizelgesini bile tahmin edemeyiz. Mantarlar, sporları uygun bir ağaç bulduktan üç yıl, hatta 30 yıl sonra ortaya çıkabilir. Yani mantarlar hakkında en temel şeyleri bile bilmiyoruz. - Michael Pollan, araştırmacı.

ÖLÜLERİN KRALİÇESİ

Mantarları anatomik yapıları nedeniyle anlamakta güçlük çekiyoruz. Bir domatesi elinize aldığınızda bütün domatesi olduğu gibi elinizde tutuyorsunuz. Ama bir mantarı koparıp yapısını inceleyemezsiniz. Bir mantar sadece büyük ve karmaşık bir organizmanın meyvesidir. Örümcek ağları, toprağa zarar vermeden temizlenemeyecek kadar incedir. - Sgula Motspi, mikrobiyolog.

Diğer bir sorun, çoğu orman mantarının evcilleştirilememesi ve hem araştırma hem de endüstriyel amaçlar için yetiştirilmesinin çok zor olmasıdır.

Sadece belirli bir çöp seçerler, ne zaman filizleneceklerine kendileri karar verirler. Genellikle seçimleri, başka bir yere aktarılamayan yaşlı ağaçlara düşer. Ve ormana yüzlerce uygun ağaç diksek ve milyarlarca sporu toprağa püskürtsek bile, mantarları makul bir zamanda alacağımızın garantisi yok. - Michael Pollan, araştırmacı.

Mantarlardaki beslenme, büyüme, üreme ve enerji üretim sistemleri hayvanlardakinden tamamen farklıdır. Klorofilleri yoktur ve bu nedenle bitkilerden farklı olarak güneş enerjisini doğrudan kullanmazlar. Örneğin petrol, shiitake ve portobello, solmuş bitkilerden oluşan bir çöpte büyür.

Mantarlar hayvanlar gibi yiyecekleri sindirirler, ancak onlardan farklı olarak yiyecekleri vücutlarının dışında sindirirler: mantarlar, organik maddeyi bileşenlerine ayıran enzimler salgılar ve daha sonra bu molekülleri emer.

Toprak dünyanın midesiyse, mantarlar da onun sindirim sularıdır. Organik maddeyi ayrıştırma ve işleme yetenekleri olmasaydı, dünya uzun zaman önce boğulurdu. Ölü madde durmadan birikecek, karbon döngüsü kesintiye uğrayacak ve tüm canlılar yiyeceksiz kalacaktı.

Araştırmamızda yaşam ve büyümeye odaklanıyoruz, ancak doğada ölüm ve çürüme eşit derecede önemlidir. Mantarlar, ölüm krallığının tartışmasız hükümdarlarıdır. Bu nedenle, bu arada, mezarlıklarda çok fazla var. Ama en büyük sır mantarların muazzam enerjisidir. Asfaltı çatlatabilen, karanlıkta parıldayan, bir gecede bir sürü petrokimyasal atığı işleyebilen ve onu yenilebilir ve besleyici bir ürüne dönüştürebilen mantarlar var. Coprinopsis atramentaria mantarı, birkaç saat içinde meyve veren bir vücut geliştirebilir ve ardından bir gün içinde siyah mürekkep birikintisine dönüşebilir.

Halüsinojenik mantarlar insanların fikrini değiştirir. Bir fili öldürebilecek zehirli mantarlar var. Ve paradoks, hepsinin, araştırmacıların genellikle enerjiyi ölçmek için kullandığı küçük miktarlarda kalori içermesidir. Enerjiyi ölçme yöntemimiz buraya uymuyor. Kaloriler, bitkilerde depolanan güneş enerjisini karakterize eder. Ancak mantarlar güneşle zayıf bir şekilde ilişkilidir. Geceleri çimlenir ve gündüzleri solarlar. Onların enerjisi tamamen farklı bir şeydir.

- Michael Pollan, araştırmacı.

TOPRAK ALTINDA İNTERNET

Miselyum, dünyadaki tüm bitkilerin üzerinde bulunduğu karmaşık altyapıdır. On santimetreküp toprakta, örümcek ağlarının sekiz kilometresini bulabilirsiniz. İnsan ayağı, yaklaşık yarım milyon kilometrelik yakın aralıklı örümcek ağlarını kaplar. - Paul Stemets, mikolog.

Bu ağlarda neler oluyor?

1990'ların başında, bu örümcek ağlarının ağının yalnızca gıda ve kimyasalları taşımakla kalmayıp, aynı zamanda akıllı ve kendi kendine öğrenen bir iletişim ağı olduğu fikri ilk olarak ortaya çıktı. Bu ağın küçük bölümlerine bile bakarak tanıdık bir yapıyı tanımak kolaydır. İnternetin grafik görüntüleri tamamen aynı görünüyor. Ağ şubeleri ve şubelerden biri başarısız olursa, hızlı bir şekilde geçici çözümlerle değiştirilir. Stratejik alanlarda bulunan düğümleri, daha az aktif yerler nedeniyle güçle daha iyi beslenir ve büyütülür. Bu ağların hassasiyeti vardır. Ve her ağ bilgiyi tüm ağa iletebilir.

Ve "merkezi sunucu" yoktur. Her web bağımsızdır ve topladığı bilgiler ağa her yöne iletilebilir. Böylece internetin temel modeli her zaman var olmuştur, sadece yerde saklanmaktaydı. - Paul Stemec, mikolog

Ağın kendisi süresiz olarak büyüyebilecek gibi görünüyor. Örneğin, Michigan eyaletinde, dokuz kilometrekarelik bir alanda yeraltında büyüyen bir miselyum bulundu. Yaklaşık 2.000 yaşında olduğu tahmin edilmektedir.

Ağ mantar yetiştirmeye ne zaman karar veriyor?

Bazen sebep, ağın geleceği için tehlikedir. Ağı besleyen orman yanarsa, miselyum ağaç köklerinden şeker almayı durdurur. Sonra mantarları en uzak uçlarından çimlendirir, böylece mantar sporlarını yayarlar, genlerini "serbest bırakır" ve onlara yeni bir yer bulma fırsatı verir. "Yağmurdan sonra mantar" ifadesi böyle ortaya çıktı. Yağmur, organik çürümeyi zeminden uzaklaştırır ve özünde, şebekeyi güç kaynağından mahrum eder - daha sonra ağ, yeni bir sığınak arayışı içinde anlaşmazlıklarla "kurtarma ekipleri" gönderir.

BÖCEK KABUSU

Mantarları hayvan ve bitki aleminden ayıran bir diğer özellik de "yeni bir yuva bulmak"tır. Meyvelerin tohumlarını yayması gibi sporlarını yayan mantarlar da vardır. Diğerleri, canlıların onları isteksizce istemesine neden olan feromonlar üretir. Beyaz trüf mantarı toplayıcıları, bu mantarların kokusu bir alfa domuzunun kokusuna benzer olduğundan, domuzları aramak için kullanırlar.

Bununla birlikte, mantarları yaymanın daha karmaşık ve acımasız yolları vardır. Megaloponera foetens türünün Batı Afrika karıncalarının gözlemleri, her yıl uzun ağaçlara tırmandıklarını ve çenelerini gövdeye öyle bir güçle deldiklerini, bundan sonra kendilerini kurtaramayacaklarını ve ölemeyeceklerini kaydetti. Daha önce, karıncaların toplu intiharı vakası yoktu.

Böceklerin iradelerine aykırı davrandıkları ve başka birinin onları ölüme gönderdiği ortaya çıktı. Bunun nedeni, bazen karıncaların ağzına girmeyi başaran הטומנטלה mantarının en küçük sporlarıdır. Böceğin kafasına girdiğinde, spor beynine kimyasallar gönderir. Bundan sonra karınca en yakın ağaca tırmanmaya başlar ve çenesini kabuğuna sokar. Burada sanki bir kabustan uyanır gibi kendini kurtarmaya çalışır ve sonunda bitkin bir şekilde ölür. Yaklaşık iki hafta sonra, kafasından הטומנטלה mantarları filizlenir.

Kamerun'daki ağaçlarda, karıncaların gövdelerinden yüzlerce mantarın çıktığını görebilirsiniz. Mantarlar için beyin üzerindeki bu güç bir üreme aracıdır: Bir karıncanın bacaklarını bir ağaca tırmanmak için kullanırlar ve yükseklik sporlarının rüzgarla yayılmasına yardımcı olur; böylece kendilerine yeni evler bulurlar ve…. yeni karıncalar.

Tay "zombi mantarı" Ophiocordyceps unilateralis, onunla beslenen karıncaları belirli bitkilerin yapraklarına tırmanmaya teşvik eder. Enfekte karıncaların bunun için kat ettikleri mesafe normal yaşamlarındaki mesafelerden çok daha fazladır ve bu nedenle yapraklara ulaştıktan sonra böcekler yorgunluk ve açlıktan ölür ve iki hafta sonra mantarlar vücutlarından filizlenir.

Bu yaratıklar belki de gördüklerimin en şaşırtıcısı. LSD benzeri kimyasallar ürettiklerine inanıyoruz, ancak henüz birinin çıkarları doğrultusunda davranışa neden olan ilaçlara rastlamadık. - Profesör David Hughes.

Hughes, örümceklerin, bitlerin ve sineklerin beyinlerini kontrol eden mantarları keşfetti.

Bu tesadüf, doğal seçilim veya başka bir sürecin yan ürünleri değildir. Bu böcekler, olmamaları gereken yerlere kendi istekleri dışında gönderilirler, ancak mantar sever. Enfekte karıncaları diğer yapraklara aktardığımızda mantarlar filizlenmedi. - Profesör David Hughes

ANTİBİYOTİKLER NASIL BULUNDU

Mantarların güçlü zehirler üretebilmesinin olumlu bir yanı da vardır. Bu zehirlerden bazıları ortak düşmanlarımıza karşı etkili silahlardır. Örneğin, mikroplar.

Vücutları karmaşık kimyasal bileşikler içeren 160 bin mantar türünden bilim sadece 20'yi deşifre edebildi ve çoğaltabildi ve aralarında en önemli ilaçlardan birkaçı bulundu.

Mantarların ilaç üretmesinin bir nedeni var. Her zaman en kötü yerlerde, nemli, sıcak, "mikrop ve virüs fabrikaları" olan yerlerde büyürler. Çoğu bitkinin bu faktörlere karşı koruması yoktur, ancak mantarlar direnir. Kolesterol ve diyabet sorunlarına bilinen birkaç çözümden biri olan ünlü ilaç Lipitor, kırmızı Çin mantarında bulundu. Japonya'da kanser hastalarının aldığı ilaç sepetine enoki ve shiitake mantarları da dahil edildi. - Elinor Shavit, mikrolog.

Ne yazık ki, mantar ilaçlarının çeşitliliği sürekli azalmaktadır. Sebebi ise özellikle Amazon havzasındaki odunsu ormanların yok olması.

Diğer yaşam formlarıyla birlikte mantarları da yok ediyoruz. Çeşitlerinin sayısı sürekli azalıyor ve bu beni tamamen bencil nedenlerle endişelendiriyor. Dünya çarpıcı bir hediye sundu - ilaç üretimi için devasa bir doğal laboratuvar. Penisilinden kanser, AIDS, grip ve yaşlılık hastalıkları için ilaçlara. Eski Mısırlılar mantarları bir sebepten dolayı "ölüm tanrısı" olarak adlandırdılar. Bugün bu laboratuvarı sürekli olarak yok ediyoruz … - Paul Stemets, mikolog.

Stemets, fomitopsis mantarından bahsediyor. 1965 yılında keşfedilen bu mantarın tüberküloz için etkili bir çare olduğu kanıtlanmıştır ve bugün Amerika Birleşik Devletleri'nde sadece beş yerde yetişmektedir. Avrupa'da bu mantar zaten tamamen ortadan kalktı.

Bir grup uzmanla onlarca kez ormanlara gittik ve birkaç benzer mantar daha bulmaya çalıştık. Uzun uğraşlar sonucunda nihayet laboratuvarda yetiştirmeyi başardığımız bir örnek bulduk. Kim bilir bu mantar gelecekte kaç kişiyi kurtaracak. - Paul Stemets, mikolog.

Geçen yıl, Stemets ABD Savunma Bakanlığı'nın biyolojik savunma programına katıldı ve 300 nadir mantar türünün aranmasına ve korunmasına yardımcı oldu.

Bir deney yaptık: dört yığın çöp topladık. Biri bizim tarafımızdan kontrol olarak kullanıldı; diğer ikisine atıkları ayrıştıran kimyasal ve biyolojik maddeler ekledik; ikincisinin üzerine mantar sporları püskürtüldü. İki ay sonra geri döndüğümüzde, yüzlerce kilogram mantarla büyümüş üç koyu kokulu ve bir parlak yığın bulduk … Toksik maddelerin bazıları organik olanlara dönüştü. Mantarlar böcekleri çekti, tırtılların yumurtadan çıktığı yumurtaları bıraktılar ve sonra kuşlar ortaya çıktı - ve tüm bu yığın hayat dolu yeşil bir tepeye dönüştü. Kirli nehirlerde de aynısını yapmaya çalıştığımızda, zehirlerden arınma sürecini not ettik. İşte keşfedilecek şeyler! Belki de tüm kirlilik sorunlarımız doğru mantarlarla çözülebilir. - Paul Stemets, mikolog.

BEYİN NEREDE?

Toshiyuki, "Bir tahmin, mantarlarda benzer şekilde çalıştığı yönünde" diyor ve ekliyor: "Tamamen biyolojik bir bakış açısından, her örümcek ağı, nereye gidileceği ve nelerden kaçınılacağı konusunda bireysel olarak kimyasal sinyaller alıyor. Bu sinyallerin toplamı bir tür karar verme sistemi yaratır. Yani mantarın zekası kendi ağındadır. Buna en zor koşullar altında yüz binlerce farklı türle çarpılan milyonlarca yıllık evrimi ekleyin ve zaten yeterince akıllı olması gereken bir şeye sahipsiniz.

- Ve neler olduğuna dair açıklaman bu mu?

- Bu başlangıç.