Rahasia dunia jamur: otak laba-laba sebagai analog dari manusia

2024 Pengarang: Seth Attwood | [email protected]. Terakhir diubah: 2023-12-16 16:08

Pada tahun 2000, Profesor Toshiyuki Nakagaki, seorang ahli biologi dan fisikawan di Universitas Jepang Hokkaido, mengambil sampel cetakan kuning dan meletakkannya di pintu masuk labirin yang digunakan untuk menguji kecerdasan dan memori tikus. Di ujung lain labirin, dia meletakkan gula batu. Jamur tidak hanya menemukan jalur menuju gula, tetapi juga menggunakan jalur terpendek untuk ini.

Apa yang dipikirkan jamur?

Physarum polycephalum berbau seperti gula dan mulai mengirim tunasnya untuk mencarinya. Jaring laba-laba jamur bercabang di setiap persimpangan labirin, dan jaring laba-laba yang jatuh ke jalan buntu berbalik dan mulai melihat ke arah lain. Selama beberapa jam, jaring jamur memenuhi lorong labirin, dan pada akhir hari salah satu dari mereka menemukan jalannya ke gula.

Setelah itu, Toshiyuki dan tim penelitinya mengambil sepotong jaring laba-laba jamur yang berpartisipasi dalam percobaan pertama, dan meletakkannya di pintu masuk salinan labirin yang sama, juga dengan gula batu di ujung lainnya. Apa yang terjadi mengejutkan semua orang. Detik pertama, sarang laba-laba bercabang menjadi dua: satu tunas mencapai gula, tanpa satu putaran tambahan, yang lain memanjat dinding labirin dan melintasinya langsung, di sepanjang langit-langit, langsung ke gawang. Jaring jamur tidak hanya mengingat jalannya, tetapi juga mengubah aturan mainnya.

Saya berani menolak kecenderungan untuk memperlakukan makhluk-makhluk ini seperti tanaman. Ketika Anda melakukan penelitian jamur selama beberapa tahun, Anda mulai memperhatikan dua hal. Pertama, jamur lebih dekat dengan dunia hewan daripada yang terlihat. Kedua, tindakan mereka terkadang tampak sebagai hasil dari keputusan yang disengaja. Saya pikir jamur harus diberi kesempatan untuk mencoba memecahkan teka-teki.

Penelitian lebih lanjut oleh Toshiyuki menemukan bahwa jamur dapat merencanakan rute transportasi dengan baik dan jauh lebih cepat daripada insinyur profesional. Toshiyuki mengambil peta Jepang dan menempatkan potongan-potongan makanan di tempat-tempat yang sesuai dengan kota-kota besar di negara itu. Dia meletakkan jamur "di Tokyo". Setelah 23 jam, mereka membangun jaring laba-laba linier ke semua bagian makanan. Hasilnya adalah replika yang hampir sama persis dengan jaringan kereta api di sekitar Tokyo.

Tidak sulit untuk menghubungkan beberapa lusin titik; tetapi menghubungkannya secara efisien dan paling ekonomis sama sekali tidak mudah. Saya percaya bahwa penelitian kami tidak hanya akan membantu kami memahami bagaimana meningkatkan infrastruktur, tetapi juga bagaimana membangun jaringan informasi yang lebih efisien.

Teka-teki tentang makhluk lain

Menurut perkiraan konservatif, ada sekitar 160 ribu jenis jamur di Bumi, yang sebagian besar memiliki kemampuan yang mengesankan.

Misalnya, di Chernobyl, ditemukan jamur yang memakan produk radioaktif dan, pada saat yang sama, membersihkan udara di sekitarnya. Jamur ini ditemukan di dinding pembangkit listrik tenaga nuklir yang hancur, yang selama bertahun-tahun setelah bencana terus menghasilkan radiasi yang menghancurkan semua kehidupan dalam radius beberapa kilometer.

Saat menjelajahi hutan Amazon, dua mahasiswa biologi di Universitas Yale menemukan jamur Pestalotiopsis microspora, yang dapat mendegradasi plastik. Kemampuan ini ditemukan ketika jamur memakan cawan petri tempat jamur itu tumbuh.

Sampai sekarang, baik sains maupun teknologi kita tidak mampu melakukan ini. Kontaminasi plastik adalah salah satu masalah teknologi terbesar. Hari ini kami memiliki harapan yang tinggi untuk jamur ini. - Profesor Scott A. Strobl.

Ahli genetika dari American Institute of Bioenergy berhasil membuat galur jamur mencerna gula alami xilosa lebih cepat. Potensi signifikan dari penemuan ini terletak pada penciptaan cara baru, murah dan cepat untuk memproduksi biofuel bersih.

Tampaknya, bagaimana organisme “primitif”, tanpa otak dan terbatas geraknya, melakukan keajaiban di luar kendali sains?

Untuk mencoba memahami dunia jamur, Anda harus terlebih dahulu mengklarifikasi sesuatu. Shiitake, portobello dan champignon bukan hanya nama jamur yang bisa dimakan. Masing-masing dari mereka adalah organisme hidup, mewakili jaringan jutaan sarang laba-laba tertipis di bawah tanah. Jamur yang mengintip dari tanah hanyalah "ujung jari" dari sarang laba-laba ini, "alat" yang digunakan tubuh untuk menyebarkan benihnya. Setiap "jari" semacam itu mengandung ribuan spora. Mereka dibawa oleh angin dan hewan. Ketika spora jatuh ke tanah, mereka membuat jaring baru dan berkecambah dengan jamur baru.

Makhluk ini menghirup oksigen. Ini sangat tidak biasa dari sudut pandang biologis bahwa itu milik kerajaannya sendiri, terpisah dari hewan dan tumbuhan.

Tapi apa yang sebenarnya kita ketahui tentang bentuk kehidupan ini?

Kita tidak tahu apa yang mendorong sistem bawah tanah dari sarang laba-laba pada saat tertentu melepaskan jamur ke permukaan bumi; mengapa satu jamur tumbuh ke arah satu pohon dan yang lain ke arah yang lain; dan mengapa beberapa dari mereka menghasilkan racun yang mematikan, sementara yang lain enak, sehat dan harum. Dalam beberapa kasus, kami bahkan tidak dapat memprediksi garis waktu perkembangannya. Jamur dapat muncul dalam tiga tahun, atau bahkan 30 tahun setelah spora mereka menemukan pohon yang cocok. Dengan kata lain, kita bahkan tidak tahu hal yang paling mendasar tentang jamur. - Michael Pollan, peneliti.

RATU MATI

Kami merasa sulit untuk memahami jamur karena struktur anatominya. Ketika Anda mengambil tomat di tangan Anda, Anda memegang seluruh tomat di tangan Anda apa adanya. Tetapi Anda tidak dapat memetik jamur dan memeriksa strukturnya. Jamur hanyalah buah dari organisme besar dan kompleks. Jaring laba-laba terlalu tipis untuk dibersihkan dari tanah tanpa merusaknya. - Sgula Motspi, ahli mikrobiologi.

Masalah lainnya adalah sebagian besar jamur hutan tidak dapat didomestikasi dan sangat sulit untuk dibudidayakan, baik untuk penelitian maupun untuk keperluan industri.

Mereka hanya memilih serasah tertentu, mereka sendiri yang memutuskan kapan harus berkecambah. Seringkali pilihan mereka jatuh pada pohon tua yang tidak dapat dipindahkan ke tempat lain. Dan bahkan jika kita menanam ratusan pohon yang cocok di hutan dan menyemprotkan miliaran spora ke tanah, tidak ada jaminan bahwa kita akan mendapatkan jamur pada waktu yang wajar. - Michael Pollan, peneliti.

Sistem nutrisi, pertumbuhan, reproduksi dan produksi energi pada jamur benar-benar berbeda dari pada hewan. Mereka tidak memiliki klorofil dan oleh karena itu, tidak seperti tumbuhan, mereka tidak secara langsung menggunakan energi matahari. Champignon, shiitake, dan portobello, misalnya, tumbuh di serasah tanaman layu.

Seperti hewan, jamur mencerna makanan, tetapi, tidak seperti mereka, mereka mencerna makanan di luar tubuh mereka: jamur mengeluarkan enzim yang menguraikan bahan organik menjadi komponen-komponennya, dan kemudian menyerap molekul-molekul ini.

Jika tanah adalah perut dunia, maka jamur adalah cairan pencernaannya. Tanpa kemampuan mereka untuk menguraikan dan memproses bahan organik, bumi akan mati sejak lama. Materi mati akan menumpuk tanpa henti, siklus karbon akan terganggu, dan semua makhluk hidup akan dibiarkan tanpa makanan.

Kami fokus pada kehidupan dan pertumbuhan dalam penelitian kami, tetapi di alam, kematian dan pembusukan sama pentingnya. Jamur adalah penguasa kerajaan kematian yang tak terbantahkan. Karena itu, omong-omong, ada begitu banyak dari mereka di kuburan. Tapi rahasia terbesarnya adalah energi jamur yang sangat besar. Ada jamur yang dapat memecahkan aspal, bersinar dalam gelap, mengolah sejumlah besar limbah petrokimia dalam semalam dan mengubahnya menjadi produk yang dapat dimakan dan bergizi. Jamur Coprinopsis atramentaria mampu menumbuhkan tubuh buah dalam beberapa jam dan kemudian, dalam satu hari, berubah menjadi genangan tinta hitam.

Jamur halusinogen mengubah pikiran orang. Ada jamur beracun yang bisa membunuh gajah. Dan paradoksnya adalah mereka semua mengandung sejumlah kecil kalori yang biasanya digunakan peneliti untuk mengukur energi. Cara kami mengukur energi tampaknya tidak cocok di sini. Kalori mencirikan energi matahari yang tersimpan dalam tanaman. Tetapi jamur sangat lemah terkait dengan matahari. Mereka berkecambah di malam hari dan layu di siang hari. Energi mereka adalah sesuatu yang sama sekali berbeda.

- Michael Pollan, peneliti.

INTERNET DI BAWAH BUMI

Miselium adalah infrastruktur kompleks tempat semua tanaman di dunia berada. Dalam sepuluh sentimeter kubik tanah, Anda dapat menemukan delapan kilometer sarang laba-laba. Kaki manusia menutupi sekitar setengah juta kilometer jaring laba-laba yang berjarak dekat. - Paul Stemets, ahli mikologi.

Apa yang terjadi di jaring-jaring ini?

Pada awal 1990-an, gagasan pertama kali muncul bahwa jaring laba-laba ini tidak hanya menyampaikan makanan dan bahan kimia, tetapi juga merupakan jaringan komunikasi yang cerdas dan belajar mandiri. Dengan melihat bahkan bagian kecil dari jaringan ini, mudah untuk mengenali struktur yang sudah dikenal. Gambar grafis dari internet terlihat persis sama. Cabang jaringan, dan jika salah satu cabang gagal, maka dengan cepat diganti dengan solusi. Node-nodenya, yang terletak di area strategis, lebih baik disuplai dengan daya karena tempat yang kurang aktif, dan diperbesar. Jaring-jaring ini memiliki kepekaan. Dan setiap web dapat menyampaikan informasi ke seluruh jaringan.

Dan tidak ada "server pusat". Setiap web bersifat independen, dan informasi yang dikumpulkannya dapat ditransmisikan ke jaringan ke segala arah. Dengan demikian, model dasar Internet telah ada setiap saat, hanya saja ia bersembunyi di dalam tanah. - Paul Stemec, ahli mikologi

Jaringan itu sendiri tampaknya dapat tumbuh tanpa batas. Misalnya, di negara bagian Michigan, ditemukan miselium, yang tumbuh di bawah tanah seluas sembilan kilometer persegi. Diperkirakan berusia sekitar 2.000 tahun.

Kapan jaringan memutuskan untuk menanam jamur?

Terkadang alasannya adalah bahaya bagi masa depan jaringan. Jika hutan yang memberi makan jaringan terbakar, miselium berhenti menerima gula dari akar pohon. Kemudian dia berkecambah jamur di ujungnya yang paling jauh, sehingga mereka menyebarkan spora jamur, "membebaskan" gennya dan memberi mereka kesempatan untuk menemukan tempat baru. Beginilah ungkapan "jamur setelah hujan" muncul. Hujan menyapu busuk organik dari tanah dan, pada dasarnya, menghilangkan jaringan sumber dayanya - kemudian jaringan mengirim "tim penyelamat" dengan perselisihan untuk mencari tempat perlindungan baru.

mimpi buruk bagi serangga

"Menemukan rumah baru" adalah hal lain yang membedakan jamur dari kerajaan hewan dan tumbuhan. Ada jamur yang menyebarkan sporanya seperti buah menyebarkan bijinya. Yang lain menghasilkan feromon yang membuat makhluk hidup secara kompulsif mendambakannya. Pengumpul truffle putih menggunakannya untuk mencari babi, karena bau jamur ini mirip dengan babi hutan alfa.

Namun, ada cara yang lebih kompleks dan kejam untuk menyebarkan jamur. Pengamatan semut Afrika Barat dari spesies Megaloponera foetens mencatat bahwa mereka memanjat pohon tinggi setiap tahun, dan dengan kekuatan seperti itu mereka menusuk rahang mereka ke dalam batang sehingga setelah itu mereka tidak dapat membebaskan diri dan mati. Sebelumnya, tidak ada kasus bunuh diri massal semut.

Ternyata serangga bertindak bertentangan dengan keinginan mereka, dan orang lain mengirim mereka ke kematian. Penyebabnya adalah spora terkecil dari jamur, yang terkadang berhasil masuk ke mulut semut. Begitu berada di kepala serangga, spora mengirimkan bahan kimia ke otaknya. Setelah itu, semut mulai memanjat pohon terdekat dan menancapkan rahangnya ke kulitnya. Di sini, seolah-olah terbangun dari mimpi buruk, dia mulai mencoba membebaskan dirinya dan, pada akhirnya, kelelahan, mati. Setelah sekitar dua minggu, jamur tumbuh dari kepalanya.

Di pepohonan di Kamerun, Anda bisa melihat ratusan jamur tumbuh dari tubuh semut. Untuk jamur, kekuatan atas otak ini adalah alat reproduksi: mereka menggunakan kaki semut untuk memanjat pohon, dan ketinggian membantu penyebaran spora mereka oleh angin; jadi mereka menemukan rumah baru dan…. semut baru.

"Jamur zombie" Thailand Ophiocordyceps unilateralis mendorong semut yang memakannya untuk memanjat daun tanaman tertentu. Jarak yang ditempuh semut yang terinfeksi untuk ini jauh lebih besar daripada jarak dalam kehidupan normal mereka, dan karena itu, setelah mencapai daun, serangga mati karena kelelahan dan kelaparan, dan setelah dua minggu jamur tumbuh dari tubuh mereka.

Makhluk-makhluk ini mungkin yang paling menakjubkan dari semua yang pernah saya lihat. Kami percaya mereka memproduksi bahan kimia seperti LSD, tetapi kami belum menemukan obat yang memicu perilaku untuk kepentingan seseorang. - Profesor David Hughes.

Hughes menemukan jamur yang mengendalikan otak laba-laba, kutu dan lalat.

Ini bukan kebetulan, seleksi alam, atau produk sampingan dari proses lain. Serangga-serangga ini dikirim melawan keinginan mereka ke tempat yang tidak seharusnya, tetapi seperti jamur. Ketika kami memindahkan semut yang terinfeksi ke daun lain, jamur tidak berkecambah. - Profesor David Hughes

BAGAIMANA ANTIBIOTIK DIBUAT

Ada juga sisi positif dari fakta bahwa jamur dapat menghasilkan racun yang kuat. Beberapa dari racun ini adalah senjata yang efektif melawan musuh kita bersama. Misalnya, mikroba.

Dari 160 ribu spesies jamur, yang tubuhnya mengandung senyawa kimia kompleks, sains hanya mampu menguraikan dan mereproduksi 20, dan di antara mereka ditemukan beberapa obat terpenting.

Ada alasan mengapa jamur menghasilkan obat-obatan. Mereka selalu tumbuh di tempat yang paling buruk, lembab, panas, di tempat yang "pabrik mikroba dan virus". Kebanyakan tanaman tidak memiliki perlindungan terhadap faktor-faktor ini, tetapi jamur menolak. Obat terkenal Lipitor, yang merupakan salah satu dari sedikit solusi yang diketahui untuk masalah kolesterol dan diabetes, ditemukan dalam jamur merah Cina. Dan jamur enoki dan shiitake termasuk dalam keranjang obat-obatan yang diterima oleh pasien kanker di Jepang. - Elinor Shavit, ahli mikrologi.

Sayangnya, variasi obat jamur terus berkurang. Penyebabnya adalah rusaknya hutan berkayu, terutama di lembah Amazon.

Seiring dengan bentuk kehidupan lainnya, kami juga menghancurkan jamur. Jumlah varietas mereka terus berkurang dan ini mengkhawatirkan saya karena alasan yang murni egois. Dunia telah menyajikan hadiah yang menakjubkan - laboratorium alam yang sangat besar untuk pembuatan obat-obatan. Dari penisilin hingga obat kanker, AIDS, flu dan penyakit pikun. Orang Mesir kuno menyebut jamur sebagai "dewa kematian" karena suatu alasan. Hari ini kami secara konsisten menghancurkan laboratorium ini … - Paul Stemets, ahli mikologi.

Stemets berbicara tentang jamur fomitopsis. Ditemukan pada tahun 1965, jamur ini telah terbukti menjadi obat yang efektif untuk tuberkulosis, dan saat ini hanya tumbuh di lima lokasi di Amerika Serikat. Di Eropa, jamur ini sudah benar-benar hilang.

Dengan sekelompok spesialis, kami pergi puluhan kali ke hutan, mencoba menemukan beberapa jamur serupa. Setelah banyak usaha, kami akhirnya menemukan satu sampel yang berhasil kami tanam di laboratorium. Siapa yang tahu berapa banyak orang yang akan diselamatkan jamur ini di masa depan. - Paul Stemets, ahli mikologi.

Tahun lalu, Stemets bergabung dengan program pertahanan biologis Departemen Pertahanan AS dan membantu dalam pencarian dan konservasi 300 spesies jamur langka.

Kami melakukan percobaan: kami mengumpulkan empat tumpukan sampah. Satu digunakan oleh kami sebagai kontrol; di dua lainnya, kami menambahkan zat kimia dan biologis yang menguraikan sampah; selama yang terakhir, spora jamur disemprotkan. Kembali dua bulan kemudian, kami menemukan tiga tumpukan busuk gelap dan satu cerah, ditumbuhi ratusan kilogram jamur … Beberapa zat beracun berubah menjadi organik. Jamur menarik serangga, mereka bertelur, dari mana ulat menetas, dan kemudian burung-burung muncul - dan seluruh tumpukan ini berubah menjadi bukit hijau yang penuh kehidupan. Ketika kami mencoba melakukan hal yang sama di sungai yang tercemar, kami mencatat proses pembersihan dari racun. Inilah yang harus dijelajahi! Mungkin semua masalah polusi kita dapat diselesaikan dengan jamur yang tepat. - Paul Stemets, ahli mikologi.

DIMANA OTAKNYA?

“Satu perkiraan adalah bahwa ia bekerja dengan cara yang sama pada jamur,” kata Toshiyuki. “Dari sudut pandang biologis murni, setiap jaring laba-laba secara individual menerima sinyal kimia tentang ke mana harus pergi dan apa yang harus dihindari. Jumlah dari sinyal-sinyal ini menciptakan semacam sistem pengambilan keputusan. Dengan kata lain, kecerdasan jamur ada pada jaringannya. Tambahkan ke jutaan tahun evolusi di bawah kondisi yang paling sulit, dikalikan dengan ratusan ribu spesies yang berbeda, dan Anda memiliki sesuatu yang seharusnya cukup pintar."

- Dan ini adalah penjelasan Anda tentang apa yang terjadi?

- Ini adalah awalnya.