Запутанная жизнь. Как грибы меняют мир, наше сознание и наше будущее: читать начало книги онлайн

Глава вторая

Живые лабиринты

Представьте, что вы одновременно можете пройти через две двери. Это немыслимо, и все же грибы поступают именно так. Когда гифы гриба доходят до развилки, им не нужно выбирать ту или иную дорогу. Они разветвляются и идут одновременно в двух направлениях.

Можно поставить на пути гиф микроскопический лабиринт и посмотреть, как они будут двигаться дальше. Встречая препятствие, они начинают ветвиться. Обойдя препятствие, кончики гифы возвращаются к первоначальному направлению своего роста. Вскоре они находят кратчайший путь к выходу, точно так же, как миксомицеты (слизевики) моего друга, которых заставили решать подобную головоломку, смогли найти кратчайший путь к выходу из лабиринта, напоминающего в плане склад магазина ИКЕА. Если следить за кончиками гифы, когда они исследуют пространство, то с сознанием наблюдателя происходит нечто странное. Один кончик делится на два, четыре, восемь, но все они соединяются в одной грибнице. Является ли этот организм единым или состоит из множества организмов, мне еще предстоит понять, но я вынужден признать, что существо это каким-то невероятным образом является и одним, и многими одновременно.

Наблюдать за тем, как гифа исследует лабораторный лабиринт, – занятие увлекательное, но давайте увеличим масштаб: вообразите миллионы кончиков гиф, одновременно прокладывающих путь в хаотичных лабиринтах внутри комочка земли объемом в столовую ложку. И давайте снова увеличим масштаб: представьте себе миллиарды щупалец гиф, исследующих участок леса величиной с футбольное поле.

Мицелий – это связующая ткань, живые нити, пронизывающие и соединяющие бóльшую часть мира. В школе ученики изучают анатомические атласы, каждый из которых посвящен тому или иному участку человеческого тела. На одной странице – скелет, на другой – тело как сеть кровеносных сосудов, на третьей – нервная система, на четвертой – мышцы. Если бы мы создали аналогичные схемы для экосистем, один из листов отображал бы грибной мицелий, проходящий через них. Мы увидели бы раскидистую паутину, проходящую через почву, через сернистые отложения в сотнях метров ниже поверхности океана, вдоль коралловых рифов, прорастающую через тела растений и животных, живых и мертвых, обитающую на свалках, в коврах, в половых досках, в старых библиотечных книгах, в частичках домашней пыли и в музейных полотнах старых мастеров. Согласно некоторым оценкам, если выделить мицелий, живущий в одном грамме почвы (примерно одна чайная ложка), и расположить все его нити последовательно, одну за другой, то его протяженность может составить от сотни метров до десятков километров. На практике невозможно измерить, насколько глубоко мицелий проникает сквозь структуры земли, ее системы и населяющие ее организмы, – так тесны его внутренние связи. Мицелий – это способ существования, бросающий вызов нашему воображению, ограниченному принадлежностью к животному миру.

Линн Бодди (Lynne Boddy), профессор микробиологии Кардиффского университета, несколько десятков лет изучала пищевое поведение мицелия. Ее изящные исследования показывают, какие задачи способны решать грибницы. В одном из своих экспериментов Бодди вырастила грибок, вызывающий гниение древесины, в обломке дерева. Затем она поместила этот кусок древесины в чашку Петри. Грибница распространилась от куска дерева радиально во всех направлениях, образовав пушистый белый круг. Через некоторое время растущая грибница встретила на своем пути еще один кусок дерева. Лишь небольшая часть гриба коснулась дерева, но поведение всей грибницы полностью изменилось. Грибница перестала распространяться во всех направлениях. Она прекратила распространение исследовательских частей своей сети и нарастила связи с обнаруженным объектом. Через несколько дней грибницу было не узнать. Она полностью перестроилась.

Исследовательница повторила эксперимент, но изменила условия. Она дала грибу вырасти за пределы первого куска древесины и найти путь к новому куску. Однако на этот раз, прежде чем мицелий успел перестроиться, она убрала первый кусок дерева из чашки Петри, оторвала все гифы, растущие из него, и поместила его в новую чашку. Гриб продолжил расти из первого куска дерева в направлении нового. Вероятно, мицелий обладает способностью запоминать направления, хотя мы еще не знаем, что лежит в основе этой «памяти».

Бодди – человек серьезный и сдерживает восхищение, когда рассказывает о том, на что способны грибы. Их поведение немного напоминает поведение миксомицетов (слизевиков), и она исследовала их схожими способами. Однако вместо того, чтобы смоделировать схему метрополитена Токио, Бодди создала условия, чтобы мицелий выстроил схему наиболее эффективных маршрутов между городами Великобритании. Она насыпала слой земли, придав ему очертания страны, и обозначила города кусками дерева, на которых проросли грибы (это были представители ложноопенка серно-желтого, Hypholoma fasciculare). Размер кусков дерева подбирался пропорционально населению городов, которые они обозначали. «Грибы выросли за пределы своих “городов” и создали сеть шоссейных дорог, – рассказывала Бодди. – Можно было различить трассы М5, М4, М1, М6. Я подумала, что это здорово».

Чтобы понять, что такое грибница, можно уподобить кончики ее гиф рою или стае. Насекомые образуют рои и колонии. Множество скворцов сбивается в стаю, так же поступают сардины. Стая – это модель группового поведения. Без лидера колония муравьев может проложить кратчайший путь к источнику пищи. Колония термитов способна создавать гигантские холмы сложных архитектурных форм. И тем не менее мицелий нельзя полностью уподобить термитам, так как кончики гиф связаны друг с другом, а термитник населен множеством отдельных особей. Кончик гифы – это самое близкое понятие, к которому мы придем, если попытаемся выделить единицу мицелия, хотя и нельзя говорить о грибнице как о наборе «взрослых» гиф – в противоположность колонии термитов. Концепция мицелия двойственна, она балансирует между двумя понятиями. Если определять мицелий как сеть, то это единое и взаимосвязанное целое. А если как некоторое количество отростков гиф, то мицелий – это множество.

«Я думаю, что мы, люди, можем многому научиться у грибов, – размышляет Бодди. – Чтобы понять, как меняется дорожный поток, дорожную магистраль перекрыть нельзя, а вот отросток грибницы отсечь можно». Для решения человеческих задач исследователи начали работать с «сетевыми» организмами, такими как слизевики и грибы. Ученые, которые построили модель токийского метро с помощью слизевиков, работают над тем, чтобы использовать модель поведения слизевиков в проектировании городских транспортных сетей. Ученые лаборатории нетрадиционных вычислений в Университете Западной Англии обратились к слизевикам, чтобы вычислить наиболее эффективные пути эвакуации при пожарах в зданиях. Некоторые исследователи применяют стратегии грибов и слизевиков для построения схем передвижения в лабиринтах, решения математических задач или программирования роботов.

Лабиринты и построение сложных маршрутов – нетривиальные виды деятельности. Именно поэтому лабиринты долго использовались для оценки интеллектуальных способностей многих существ, от осьминогов и пчел до людей. Как бы то ни было, мицелий обитает в лабиринтах и хорошо «научился» решать задачки из области пространственной геометрии. Как выгоднее разместиться в среде – проблема, с которой грибы сталкиваются каждое мгновение. Чем гуще переплетение гиф, тем больше веществ проводит мицелий, но густые грибницы не слишком хорошо перемещаются на большие расстояния. «Разреженные» грибницы хорошо чувствуют себя на больших площадях, но у них меньше внутренних связей, что делает их более уязвимыми, их легче повредить. Как грибы находят компромисс, исследуя сплетенный корнями участок почвы в поисках пищи?

Эксперимент Бодди с двумя кусками дерева иллюстрирует типичный ход событий. Мицелий начинает разрастаться, исследуя окружающее пространство во всех направлениях. Если мы идем на поиски воды в пустыне, мы вынуждены выбирать только одно направление. Грибы могут выбирать все возможные направления одновременно. Если гриб находит пищу, он увеличиват число отростков мицелия, связывающих его с пищей, и купирует отростки, которые никуда не ведут. Это явление объясняется теорией естественного отбора. Мицелий разрастается, некоторые гифы оказываются более конкурентоспособными, чем другие. И они утолщаются. Менее «выгодные» гифы перестают существовать, и остается несколько магистралей. Купируя рост в одном направлении и разрастаясь в другом, грибницы могут даже перемещаться по местности.

Мицелий исследует плоскость

Английское слово extravagant имеет латинские корни: оно происходит от extra («наружу») и vagari («бродить»). И это хорошее определение для мицелия, который бесконечно смещается «наружу» и за пределы своих границ, ни одна из которых не является четкой, чего нельзя сказать о границах тел животных. Мицелий – это тело без структуры.

Как одна часть мицелия «узнает», что происходит в другой части? Он разрастается, но должен как-то поддерживать связь с самим собой.

Стефан Олссон – шведский миколог, который несколько десятилетий пытался понять, что делает огромную грибницу единым самоорганизующимся целым. Несколько лет назад он заинтересовался одним из видов гриба, обладающего свойством биолюминесценции: грибница и плодовое тело светятся в темноте, что привлекает насекомых, рассеивающих грибные споры. В XIX веке шахтеры английских шахт отмечали, что грибы на деревянных сваях светили так ярко, что видно было руки, а Бенджамин Франклин предложил использовать светящиеся грибы, которые звали лисьими огнями, для подсветки компаса и глубиномера на первой подводной лодке (она называлась The Turtle и была создана в 1775 году, во время Войны за независимость). Вид, который изучал Олссон, – это панеллюс вяжущий, или сычужный гриб, Panellus stipticus. «Я выращивал его в чашках Петри, и при его свете можно было читать, – говорил он мне. – Когда он стоял дома на полке, он был похож на маленькую лампу. Детям нравилось». Чтобы проследить поведение гриба Panellus stipicus, Олссон вырастил его в лаборатории и две светящиеся чашки Петри поместил в абсолютно темный ящик, где поддерживал постоянные условия. Он оставил их в покое на неделю, в течение которой камера, достаточно чувствительная, чтобы реагировать на биолюминесценцию, делала фотографии каждые несколько секунд. Замедленная видеосъемка показала, как две не связанные друг с другом культуры мицелия росли, приобретая форму неправильных окружностей, каждая в своей чашке Петри, и светились в центре сильнее, чем по краям. Через несколько дней – примерно две минуты на видео – произошло резкое изменение. В одной из культур свечение волной прошло над грибницей от края до края. Через день такая же волна «накрыла» вторую культуру. Если принять во внимание факт времени, мы делаем вывод о чрезвычайном эмоциональном накале. За несколько грибных мгновений грибница перешла в другое физиологическое состояние. «Что, черт возьми, происходит?» – удивлялся Олссон. Он в шутку предположил, что гриб, оставленный в одиночестве, заскучал, начал играть или, напротив, загрустил. Хотя он оставил культуры в темноте еще на несколько недель, пульсация не повторилась. Спустя годы он так и не смог объяснить причину этого явления. Он него укрылось также, каким образом мицелий мог координировать свое поведение в течение такого короткого времени.

Как устроено взаимодействие частей мицелия, понять трудно, ведь у него нет «мозга». Если человеку отсечь голову, если у него остановится сердце, он умрет. У грибницы нет ни того, ни другого. Грибы, как и растения, децентрализованны. У них нет оперативных центров, столиц, домов правительств. Управление в грибнице рассеянное: оно везде одновременно и нигде в особенности. Из фрагмента мицелия можно воссоздать всю сеть, а это значит, что каждый мицелиальный индивидуум – если у вас хватит смелости назвать его так – потенциально бессмертен.

Олссон заинтересовался спонтанными волнами свечения и приготовил еще один набор чашек Петри для следующего эксперимента. Он попытался уколоть край гриба Panellus кончиком пипетки. Пораженная область мгновенно осветилась. Его удивило, что в течение 10 минут свечение распространилось на 9 сантиметров в глубь грибницы. Это куда быстрее химического сигнала внутри мицелия. Олссон предположил, что пораженные гифы могли выбросить летучие соединения в воздух и это облако накрыло грибницу, таким образом сделав ненужным движение внутри тканей.

Он проверил эту возможность. Он вырастил две генетически идентичные грибницы рядом друг с другом. Между ними не было прямых связей, но они были расположены достаточно близко – химические вещества по воздуху преодолели бы это расстояние. Олссон уколол одну из грибниц. Свет распространился по пораженной грибнице, как и раньше, но не перешел на соседнюю. Значит, какая-то система быстрой связи должна была работать внутри грибницы. Олссон все больше озадачивался: что это могло быть?

Мицелий – это прежде всего инструмент питания. Некоторые организмы, например фотосинтезирующие растения, сами производят пищу, а другие, как большинство животных, находят ее в окружающей среде и помещают внутрь своих тел, где она переваривается и усваивается. У грибов другая стратегия. Они переваривают окружающую среду, содержащую пищу, и затем поглощают ее своими телами. Их гифы длинные и ветвятся, они толщиной всего в одну клетку – диаметром от 2 до 20 микрометров, более чем в пять раз тоньше человеческого волоса. Чем больше окружающих объектов могут «потрогать» гифы, тем больше пищи они могут потребить. Разница между животными и грибами такова: животные помещают пищу в свои тела, а грибы помещают свои тела в пищу.

Однако мир как источник пищи непредсказуем. Большинство животных справляются с этой проблемой, перемещаясь в пространстве. Если еда покидает пределы какой-либо области, за ней следуют и животные. Но чтобы встроиться в непредсказуемый источник пищи, как это делает мицелий, нужно быть оборотнем. Мицелий – это живой, растущий, авантюрный исследователь, воплощенное в живой ткани сомнение. В научной среде это называют индетерминизмом: нет двух одинаковых грибниц. Какой формы мицелий? Это все равно что спрашивать о форме воды. На этот вопрос можно ответить, только зная, где он растет. Сравним мицелий с людьми – существами одной конструкции, которые развиваются примерно по одному сценарию. Едва ли вас удивит утверждение, что если мы рождаемся с двумя руками, то и умираем с двумя руками.

Мицелий помещает себя в окружающую среду, но все же число вариантов его развития небесконечно. Разные виды грибов образуют разные виды грибниц. У некоторых видов гифы тонкие, у других – толстые. Некоторые привередливы, другие не очень. Некоторые из них вырастают в эфемерные пушинки, не выходящие за пределы источников пищи, и могут поместиться на крохотной частичке пыли. Другие виды образуют грибницы-долгожители, покрывающие километры пространства. Некоторые тропические виды вообще не едят соседей, а ведут себя как фильтраторы – отращивают сети из толстых прядей мицелия и используют их для ловли падающих листьев.

Неважно, где растут грибы, они должны внедриться в источник пищи. И для этого они используют давление. Когда мицелию нужно прорвать особенно прочную преграду – как, например, болезнетворным грибам, заражающим растения, – он формирует особые проникающие гифы, которые давят с силой 50–80 атмосфер, чего достаточно, чтобы пробраться внутрь таких твердых пластиков, как майлар и кевлар. Одно из исследований доказало, что если бы гифа была шириной с человеческую руку, она могла бы поднять восьмитонный школьный автобус.

Разные виды мицелия. Рисунок воспроизведен по изданию Fries, 1943

Большинство многоклеточных организмов растут, образуя новые клеточные слои поверх старых. Клетки делятся, чтобы получить новые клетки, которые затем делятся снова. Печень получается, когда клетки печени наслаиваются на существующие клетки печени. Так же происходит с клетками мышц или моркови. Гифы ведут себя по-другому: они растут в длину. При благоприятных условиях они могут достигать невероятных размеров.

На молекулярном уровне всякая клеточная деятельность, грибов ли, других ли существ, – это смешение множества быстрых действий. Так, рост клеток щупалец-гиф – это хаотичное движение, более оживленное, чем на стадионе, где скачут баскетбольные мячи. Гифы некоторых видов растут настолько быстро, что это можно наблюдать в реальном времени. «Щупальца» удлиняются, тем самым продвигаясь вперед. Маленькие пузырьки, наполненные клеточным строительным материалом, подбираются к самому кончику и сливаются с ним со скоростью до 600 пузырьков в секунду.

В 1995 году художник Франсис Алис ходил по Сан-Паулу с банкой синей краски. В дне банки была проделана дыра. Он гулял по городу много дней, и тонкий синий ручеек струился на землю, отмечая его маршрут. След краски нарисовал карту его путешествий, портрет времени. Перформанс Алиса иллюстрировал, как растут гифы. Сам Алис – это растущее щупальце. Извивающийся след, который он оставляет за собой, – это тело гифы. Рост происходит на кончике гифы; если бы кто-нибудь остановил Алиса во время его хождения с банкой краски, линия перестала бы расти. Это похоже на течение жизни. Растущее щупальце – это настоящее, жизненный опыт, который вы приобрели к настоящему моменту, вгрызающийся в будущее по мере того, как он растет. История вашей жизни – это оставшаяся часть гифы, путаные синие линии, которые вы оставили за собой. Грибница – это карта прошлой жизни гриба, и она является полезным напоминанием о том, что все формы жизни на самом деле процессы, а не объекты. «Вы», каким вы были пять лет назад, составлены из другого вещества, отличного от составляющего «вас» теперешнего. Природа – это событие, которое никогда не прекращается. Как сказал Уильям Бэтсон, создатель термина «генетика», «мы привыкли думать о животных и растениях как о веществе, а они на самом деле являются системами, через которые постоянно течет вещество». Видя какой-нибудь организм, от гриба до сосны, мы улавливаем лишь момент в его постоянном развитии.

Мицелий обычно имеет вид тонких ветвящихся гиф, но не всегда. Когда гифы соединяются, чтобы создать плодовое тело гриба, они быстро разбухают от воды, которую должны поглощать из окружающей среды, – вот почему грибы появляются после дождя.