Гриби виявилися майстрами створення "торгівельних мереж": що з’ясували вчені

Як відомо, близько 70% всіх рослин мають гриба-симбіота, який допомагає витягувати мінерали з ґрунту, отримуючи натомість жири та цукри. Проте пильніший погляд показує, що ці гриби до того ж формують дуже складну і дуже ефективну транспортну мережу.

Нове дослідження було оприлюднено у журналі Nature 26 лютого. Вчені створили роботизовану систему для детального спостереження за 500 тисячами вузлів грибної мережі та виявили, що вона дуже добре справляється з низкою складних завдань.

Автори роботи з’ясували, що гриби створюють так звані "мандрівні хвилі", які знаходять ідеальний компроміс між ефективністю транспортування корисних речовин та скороченням витрат на ріст.

Як відомо, гриби є гетеротрофними організмами — тобто, подібно до тварин, отримують поживні речовини ззовні, а не виробляють їх самі (як рослини). Однак у них немає спеціалізованих органів для прийняття їжі, натомість вони втягують поживні речовини через поверхню своїх ниток, іменованих "гіфами". Далі через клітинну рідину (цитоплазму) ці речовини передаються інші ділянки гриба.

Оскільки ґрунт у нормальних умовах не схильний до суттєвих переміщень, то рано чи пізно поживні речовини в одній із ділянок закінчуються, що змушує передові гіфи рухатися далі, підкорюючи нові фронтири.

За принципом цього переміщення і спостерігали вчені. Вони помітили, що передові гіфи поширювалися у пошуках поживних речовин, тоді як нитки позаду з’єднувалися між собою у мережі. Як виявилося, стратегія зростання грибів оптимально збалансована — вони не будують щільні сітки, щоб не витрачати зайвий вуглець, і товщають у місцях, через які проходять великі обсяги цитоплазми.

Дослідники виявили, що гіфи мають будову, що нагадує трубопровід для передачі ресурсів. При цьому цитоплазма цими "трубопроводами" рухається з різною швидкістю залежно від важливості ділянки. При цьому в деяких місцях поживні речовини можуть рухатися в обидва боки одночасно, щоб підтримувати передові гіфи, і транспортувати видобуті мінерали до коренів рослин.

До речі, вчені дійшли висновку, що принцип побудови маршрутів у грибів диктується довгостроковою вигодою від "торгівлі" зі своєю рослиною. В іншому випадку вони просто сфокусувалися б на поживних речовинах в конкретному місці, а потім кочували б в інші місця.

"Люди все більше покладаються на алгоритми ШІ для створення ефективних та стійких ланцюжків постачання. Проте мікоризні гриби вирішують ці проблеми вже понад 450 мільйонів років", — повідомив співавтор роботи Тобі Кірс.

При цьому гриби не тільки створювали ефективну мережу, а й постійно її перебудовували, щоб зберігати її ефективність.

"Ми виявили, що ці гриби постійно адаптують свої торгові маршрути, додаючи петлі для скорочення відстані та цим ефективно доставляючи поживні речовини до коріння рослин", — додав співавтор дослідження Томас Шимизу.

Автори роботи вважають, що подальші дослідження можуть допомогти людству у будівництві більш ефективної інфраструктури та транспортних мереж. Крім того, це може підштовхнути до пошуків нових алгоритмів машинного навчання для створення більш ефективних моделей ШІ.

Як відомо, подібні сіті на нашій планеті формують не лише гриби, а й слизовики. Ці дивовижні створіння вже допомогли інженерам, але тепер їх хочуть використовувати для моделювання космічного павутиння.