Грибной интеллект: как мицелий «распознает» формы и адаптирует свою активность?

Мир грибов полон загадок. Эти удивительные организмы, не имея мозга, демонстрируют сложные формы поведения, напоминающие когнитивные способности. Они способны к обучению, принятию решений и даже к своего рода предвидению. Ученые все больше внимания уделяют изучению этих «базальных» когнитивных функций, которые, возможно, возникли задолго до появления нервной системы.

Одним из ярких примеров таких способностей является умение находить кратчайший путь между несколькими точками. Это умение, своего рода «когнитивный инструментарий», жизненно важно для выживания и размножения. Классическим примером служит поведение слизевиков, которые, не имея мозга и нервной системы, способны прокладывать оптимальные маршруты в лабиринтах, соединяя источники пищи.

Но что насчет грибов? Мицелий — разветвленная сеть гиф, — по своей структуре напоминает сеть нейронов в мозге. Может ли мицелий демонстрировать подобные «когнитивные» способности?

Ученые из Университета Тохоку (Япония) решили проверить, как пространственное расположение ресурсов влияет на структуру и активность мицелия Phanerochaete velutina — древоразрушающего гриба, образующего мицелиальные тяжи.

В эксперименте использовались деревянные блоки, размещенные на почвенном субстрате в двух вариантах: по кругу и в форме креста. Эти конфигурации, при условии соединения всех блоков мицелиальными тяжами с ближайшими соседями, дают разные сетевые характеристики (общая длина тяжей, среднее число соединений на блок, средняя длина тяжа).

Исследователи предполагали, что скорость разложения древесины будет выше в круговой конфигурации из-за больших затрат биомассы гриба, о чем свидетельствуют сетевые характеристики. Также предполагалось, что скорость разложения будет равномерной в круговой конфигурации, но различаться в крестообразной из-за разницы в степени связности блоков.

Результаты эксперимента оказались неожиданными. Хотя гифы первоначально росли радиально от каждого блока, после их слияния в крестообразной конфигурации картина развития сети существенно изменилась. Внешние блоки имели больше соединений, чем центральные, что противоречило первоначальной гипотезе. Это может быть связано с изменением полярности роста гиф после слияния колоний. Известно, что мицелий имеет акропетальную полярность роста (от центра к периферии), но после слияния, возможно, происходит переключение полярности.

Как и предполагалось, в круговой конфигурации такой дифференциации не наблюдалось. Интересно, что в этой конфигурации в центре образовалась зона с разреженным мицелием. Это говорит о том, что после слияния мицелий изменил полярность роста, не занимая центральную часть вновь образовавшейся сети. Механизм этого явления пока неясен.

Несмотря на некоторые отклонения от первоначальных гипотез, эксперимент показал, что пространственное расположение ресурсов влияет на активность мицелия. Разная структура сети в двух конфигурациях привела к разной скорости разложения древесины. Это можно рассматривать как своего рода «распознавание» узоров мицелием, аналогичное тому, как разные зрительные образы активируют разные нейронные сети в зрительной коре мозга.

Данное исследование открывает новые пути к пониманию «интеллекта» безмозглых организмов, их экологической роли и потенциального использования в биокомпьютинге. Возможно, в будущем мы научимся использовать «грибной интернет» для решения сложных задач.