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

«Я не думаю, что мицелий – это мозг, – объяснил мне Олссон. – Мне пришлось воздержаться от аналогий с ним. Как только произносят слово “мозг”, люди представляют себе мозг человека, который формирует речь и обрабатывает мысли, принимает решения». Его осторожность весьма обоснованна. «Мозг» – это ключевое слово, обремененное смыслами, по большей части относящимися к животному миру. «Когда мы говорим “мозг”, – продолжал Олссон, – мы думаем о мозге животных». Кроме того, он подчеркнул, что мозг ведет себя как таковой из-за того, как он устроен.

Архитектура мозга животных сильно отличается от архитектуры грибниц. В первом случае нейроны стыкуются с другими нейронами в синапсах, и там сигналы объединяются с другими сигналами. Молекулы-нейромедиаторы проходят через синапсы и позволяют различным нейронам вести себя по-разному – некоторые возбуждают нейроны, некоторые подавляют их. Сети мицелия не обладают такими особенностями.

Но если бы грибы не использовали электроволны для передачи сигналов по сети мицелия, разве мы не стали бы думать о мицелии как своеобразном прототипе мозга? По мнению Олссона, могут быть и другие способы регулирования электрических импульсов в сети мицелия, чтобы создать «электрические цепи, приемники сигнала и генераторы, подобные тем, что существуют в мозгу». У некоторых грибов гифы разделяются на отсеки септами с порами, проницаемость которых в точности регулируется. Когда пóра открывается или закрывается, изменяется сила сигнала, проходящего от одного отсека к другому, будь то химический или электрический сигнал или сигнал об изменении давления. Если внезапное изменение электрического заряда могло бы открыть или закрыть пору, размышлял Олссон, то всплеск частоты импульсов мог бы изменить путь прохождения через гифу последовательных сигналов, и так мицелий «запомнил» новый алгоритм. Более того, гифы ветвятся. Если два импульса сошлись бы в одном месте, оба влияли бы на проводимость пор, интегрируя сигналы из различных ветвей. «Не нужно хорошо разбираться в работе компьютеров, чтобы понять, что такие системы могут создавать точки принятия решений, – сказал мне Олссон. – Если соединить эти системы в гибкую и подвижную сеть, появляется возможность создать “мозг”, который способен учиться и запоминать». Он держался от слова «мозг» на безопасном расстоянии, заключая его в кавычки и подчеркивая тем самым, что использовал его в качестве метафоры.

То, что грибы могут использовать электрические сигналы как основу для быстрой коммуникации, не укрылось от взора Андрея Адамацкого, директора Лаборатории нетрадиционных компьютерных исследований. В 2018 году он внедрил электроды в плодовые тела вешенки, растущие гроздьями из участков мицелия, и обнаружил спонтанные волны электрической активности. Когда он поднес пламя к плодовому телу, другие плодовые тела той же грозди отреагировали резким скачком напряжения. Вскоре после этого он опубликовал статью Towards fungal computer («Изобретая грибной компьютер»). В ней он предположил, что сети мицелия «обрабатывают» информацию, закодированную в пиках электрической активности. Если бы мы знали, как сеть мицелия будет реагировать на такой стимул, считает Адамацкий, мы могли бы рассматривать ее как живую микросхему. Стимулируя мицелий, например с помощью пламени или химических веществ, мы, суть, вводили бы данные в грибной компьютер.

Как бы фантастически ни звучало словосочетание «грибной компьютер», но биокомпьютерные технологии – это стремительно развивающаяся область. Адамацкий потратил несколько лет на разработку способов применения слизевиков в качестве датчиков и «компьютеров». Его прототипы биокомпьютеров используют слизевиков для решения ряда геометрических задач. «Сети»[15] слизевиков могут модифицироваться, например путем отсечения связи, чтобы изменить набор «логических функций», которые выполняются в конкретной сети. «Грибной компьютер» Адамацкого – это прикладная технология обработки информации слизевиками к другим «сетевым» организмам. По наблюдениям Адамацкого, есть грибницы более приспособленные для информационных технологий, чем «сеть» слизевиков. Это старые грибницы, которые не спешат принимать новые формы. К тому же они крупнее, у них больше связей между гифами. Именно в местах этих соединений, которые Олссон назвал «схемами принятия решений» (decision gates), а Адамацкий описывает как «элементарные процессоры», взаимодействуют и объединяются сигналы, идущие от различных ветвей сети. Адамацкий подсчитал, что грибница опенка, покрывающая более 15 гектаров, содержит приблизительно триллион таких «процессоров».

Для Адамацкого предназначение грибных компьютеров не в том, чтобы заменить микросхемы, – они для того слишком неторопливы. Скорее, как он считает, можно было бы использовать мицелий, развивающийся в какой-либо экосистеме, как «большой датчик, отражающий состояние окружающей среды». Грибницы, согласно его рассуждениям, отслеживают большое число потоков данных, и это составляет часть их повседневной жизни. Если бы мы могли подключиться к сетям мицелия и объяснить сигналы, которые они используют для обработки информации, мы могли бы больше узнать о том, что происходит в экосистеме. Грибы могли бы рассказать о качестве почвы, чистоте воды, экологическом загрязнении и других параметрах окружающей среды, к которым они чувствительны.

Но мы несколько отклонились от темы. Обработка информации с помощью живых «сетевых» организмов – совсем новая область, и на многие вопросы еще предстоит ответить. Олссон и Адамацкий показали, что мицелий может реагировать на электрический сигнал, но не смогли провести черты между стимулом и реакцией. Это как если бы вы укололи булавкой большой палец ноги, заметили, как нервный импульс прошел по всему телу, но не смогли измерить реакцию на болевое ощущение.

Все это предстоит выяснить в будущем. За 23 года, что прошли между исследованием мицелия Олссона и исследованием вёшенок Адамацкого, никто больше не отважился на изучение электрических сигналов в грибнице. Если бы у Олссона были ресурсы для продолжения научных разработок, то, как он сказал мне, он бы попытался продемонстрировать явную физиологическую реакцию на изменения в электрической активности и раскодировать образцы электрических импульсов. Его мечта – «связать гриб с компьютером и осуществить коммуникацию с ним», использовать электрические сигналы, чтобы заставить гриб изменить свое поведение. «Какие удивительные и потрясающие эксперименты можно будет поставить, если это окажется правильным».

Эти исследования вызывают тучу вопросов. Обладают ли «сетевые» формы жизни – такие, как грибы или слизевики, – познавательными способностями? Можем ли мы считать их поведение разумным? Если разум этих организмов оказался бы непохож на наш разум, то каким он мог бы быть? Заметили бы мы его?

Мнения биологов разделились. Традиционно разум и познание пытались определить с человеческих позиций – как что-то, что требует по крайней мере наличия мозга или скорее сознания. Когнитивистика возникла в процессе изучения людей, и поэтому, разумеется, центральное место в науке занимает разум человека. Без сознания классические проявления когнитивных процессов – язык, логика, система доказательств, узнавание себя в зеркале – кажутся невозможными. Все они задействуют сложные ментальные функции. Но как мы определяем разум и сознание – вопрос вкуса. Для многих концепция, в центре которой находится мозг, слишком ограниченна. Представление о том, что можно провести четкую линию между человеком и всеми остальными, у кого нет «настоящего мозга» и «настоящего сознания», было резко отвергнуто философом Даниэлом Деннетом как «архаичный миф».

Мозг не выдумал многих своих «трюков» с нуля, и многие его характерные особенности отражают древние процессы, протекавшие задолго до того, как мозг стал таким, каким мы его знаем.

Чарлз Дарвин в 1817 году стал на прагматическую точку зрения. «Разум – это то, насколько эффективно биологические виды делают то, что необходимо для их выживания». Этой точке зрения вторят многие современные биологи и философы. Латинские корни, из которых сложено английское intelligence («ум, разум, интеллект»), означают в совокупности «делать различие между». Многие виды организмов, не имеющих мозга, – растения, грибы и слизевики – гибко реагируют на окружающую среду, решают проблемы и делают выбор в пользу какой-либо альтернативы. Очевидно, обработка сложной информации может быть «поручена» не только мозгу. Чтобы описать поведение не имеющих мозга систем при решении задач, некоторые исследователи используют термин «роевой интеллект». Другие склонны приписывать наклонности этих «сетевых» форм жизни «минимальному», или «базальному», сознанию. Они аргументируют это тем, что вопрос, который мы должны задавать, вовсе не в том, обладает ли организм способностью к познанию; вместо того мы должны оценить степень, до которой организм может считаться познающим. Все эти теории подразумевают, что разумное поведение возможно и без мозга. Все, что нужно, – это подвижная и восприимчивая сетевая структура.

Долгое время мозг считался такой динамической сетевой структурой. В 1940 году нобелевский лауреат, нейробиолог Чарльз Шеррингтон назвал человеческий мозг «волшебным ткацким станком, на котором миллионы мелькающих челноков ткут исчезающий узор». Cетевая нейробиология (network neuroscience) – научная дисциплина, изучающая, как деятельность миллионов нейронов складывается в деятельность мозга. Отдельная нейронная сеть в пределах одного мозга не может породить разумное поведение, как и поведение одного термита не может сформировать сложную архитектуру термитника. Одна нейронная сеть «знает» о том, что происходит вокруг, ничуть не более, чем один термит знает о строительстве термитника, но большие количества нейронов могут образовать сеть, которая порождает удивительные явления. Если смотреть на проблему таким образом, то сложные модели поведения, такие как познание и сообразное с жизненным опытом поведение, возникают из сложных сетей гибко перестраивающихся нейронов.

Мозг – это всего одна такая сеть, один способ обработки информации. Даже у животных многие процессы текут без участия мозга. Исследователи из Университета Тафтса проиллюстрировали это в экспериментах с плоскими червями. Плоские черви – хорошо изученные модельные организмы, и все из-за их способности к регенерации. Если отсечь голову плоскому червю, он отращивает другую голову, мозг и органы. Они также поддаются обучению. Исследователи заинтересовались, сможет ли червь, обученный запоминать особенности окружающей среды и лишившийся головы, сохранить память, отрастив новую голову с новым мозгом. Как ни удивительно, может. Представляется, что память плоских червей локализована где-то еще. Эксперименты указывают также, гибкие сети, которые определяют сложные поведенческие модели, не всегда ограничены небольшой областью внутри головы даже в телах животных, жизнь которых регулируется мозгом. Есть и другие примеры. Например, у осьминогов большая часть нервов концентрируется не в мозгу, а распределяется по всему телу. Многие располагаются в щупальцах, которые исследуют и пробуют на вкус окружающую среду без участия мозга. Даже будучи ампутированными, щупальца не утрачивают способности тянуться и хватать.

Многие организмы развили гибкие сети для решения задач, которые ставит перед ними жизнь. Наверное, мицелиальные организмы сделали это раньше других. В 2017 году исследователи из Шведского королевского музея естественной истории опубликовали доклад, в котором описали окаменевший мицелий, сохранившийся во фрагментах древних потоков лавы. На окаменелости видны ветвящиеся нити, которые «касаются друг друга и спутываются друг с другом». «Запутанная сеть», которую они образуют, размеры гиф, размеры похожих на споры образований и тип распределения растущих частей – все это сильно напоминает современные грибницы. Это удивительное открытие, ведь окаменелостям 2,4 миллиарда лет – они появились на миллиард лет раньше предполагаемой даты появления грибов как отдельного вида на нашей планете. Пока еще нет способа с точностью идентифицировать этот организм. Достоверно одно: настоящий это гриб или нет, у него определенно была привычка формировать грибницу. Это открытие, которое делает мицелий одним из древнейших известных этапов на пути к сложным формам многоклеточной жизни, первым живым сплетением, одной из первых живых «сетей».

В неизменном – на диво – виде мицелий просуществовал более половины из 4 миллиардов лет истории жизни на Земле, пройдя через бесчисленные катаклизмы и глобальные катастрофы.

Барбара Макклинток, награжденная Нобелевской премией за работы по генетике кукурузы, писала, что растения – удивительные существа, «выходящие далеко за пределы наших самых дерзких представлений о них». Не потому, что они нашли способы делать то, что могут делать люди, но потому, что их жизнь – которую они, пригвожденные корнями, как гвоздями, вынуждены коротать на одном месте, – вынудила их изобрести бесчисленные «гениальные механизмы» – ответы на сложные ситуации, от которых животные могли бы просто убежать прочь. То же самое можно сказать и о грибах. Мицелий – одно из таких гениальных решений, блестящее решение некоторых главных проблем, с которыми их сталкивает жизнь. Мицелий не может вести себя так, как мы, но он может опереться на гибкие «сети», которые постоянно перестраивают себя. Он сам — суть, гибкая сеть и бесконечно перестраивает себя.

Макклинток подчеркивает, как важно для исследователя «чувствовать организм», научиться терпению, чтобы «услышать послание материала». Если речь идет о грибах, есть ли у нас шанс? Жизнь мицелия так отличается от нашей, наши возможности так непохожи. Но, может быть, не так уж сильно, как кажется поначалу. Многие традиционные культуры считают жизнь взаимосвязанным единством. Сегодня мысль о том, что все проявления жизни переплетены друг с другом, так часто высказывается, что стала общим местом. Идея «паутины жизни» лежит в основе современного научного представления о природе; теория систем, возникшая в XX веке, понимает все системы – и воздушные потоки, и правительства, и экосистемы – как динамические сети взаимодействия; создатели искусственного интеллекта решают задачи, используя нейронные сети; многие аспекты человеческой жизни тесно связаны с интернетом; сетевая нейробиология призывает нас рассмотреть самих себя как динамическую сеть. Подобно тренированной мышце, сеть обрела гипертрофированный статус основы. Трудно представить предмет или явление, для объяснения сути которого не использовались бы сетевые структуры.

А мы все еще пытаемся объяснить, что такое мицелий. Я спросил Бодди, какие аспекты жизни мицелия самые таинственные.

«А… это хороший вопрос, – она задумалась. – На самом деле я не знаю. Столько всего. Как мицелий работает в качестве сети? Как он ощущает окружающую среду? Как посылает сообщения от одной части грибницы к другой? Как эти сигналы затем интегрируются? Это огромные вопросы, о которых, кажется, едва ли кто-то задумывается. А ведь понимание этих процессов является ключевым, если мы хотим разобраться в том, как грибы делают все, что они делают. У нас есть методы, чтобы проделать эту работу. Но кто изучает биологию грибов? Немногие. Я думаю, что это очень тревожная ситуация. Мы не смогли объединить явления, которые открыли, в единую картину, – она рассмеялась. – Поле созрело для жатвы. Но не думаю, что многие готовы пожинать плоды».

В 1845 году Александр фон Гумбольдт заметил, что «каждый новый шаг, который мы делаем на пути познания природы, приводит нас к воротам новых лабиринтов». Полифонические песни, подобные «Собирательницам грибов», рождаются из сплетения голосов; мицелий рождается из сплетения гиф. Полное научное понимание мицелия еще возникнет. Мы стоим на пороге одного из старейших лабиринтов жизни.

Глава третья

Близость незнакомцев

18 июня 2016 года в унылой степи в Казахстане приземлился спускаемый модуль космического корабля «Союз». Три человека, отработавшие положенный срок на Международной космической станции (МКС), были благополучно извлечены из обожженной капсулы. Космонавты стремительно спускались на поверхность Земли, и не одни. Под сиденьями, плотно упакованные в контейнер, находились сотни живых организмов.

Среди образцов было несколько видов лишайников, посланных в космос на полтора года в рамках эксперимента Biology and Mars Experiment (BIOMEX). BIOMEX – это международный проект астробиологов, договорившихся о закреплении модулей на внешней стороне МКС – на платформе EXPOSE – для выращивания биологических образцов во внеземных условиях. «Будем надеяться, что они благополучно вернутся», – заметила Натушка Ли, один из членов команды BIOMEX. Она занимается лишайниками и обратилась ко мне за несколько дней до запланированного приземления модуля. Я не был уверен, кого она подразумевает под словом «они». Вскоре после этого Ли связалась со мной и сообщила, что все хорошо. Она получила электронное послание от ведущего исследователя в Германском центре авиации и космонавтики и с облегчением зачитала вслух главную строчку: «“Модули EXPOSE вернулись на Землю”… Скоро, – улыбнулась Ли, – мы получим назад наши образцы».

На орбиту отправили разнообразных экстремофилов – споры микроорганизмов и водорослей-непаразитов, а также обитающих на камнях грибов и тихоходок – микроскопических животных, известных как «водяные медведи»[16]. Некоторые организмы могут выжить, если их защитить от вредного воздействия солнечной радиации. Но лишь немногие, кроме единичных видов лишайников, способны выдержать условия открытого космоса, если защита от солнечного света отсутствует. У этих лишайников настолько замечательная способность выживать, что астробиологии записали их в число идеальных организмов для определения, как пишет один ученый, «границ возможностей и ограниченности земных форм жизни».

Уже не в первый раз лишайники помогают человечеству постигнуть пределы возможностей жизни – такой, какой мы ее знаем. Лишайники – живые загадки. С XIX века из-за них возникали яростные споры: что, собственно, они есть такое? Чем ближе мы знакомимся с лишайниками, тем более необычными они кажутся. До настоящего времени лишайники искажают и запутывают наше представление об идентичности – и вынуждают задаваться вопросом, где один организм заканчивается, а другой начинается.

В своей богато проиллюстрированной книге «Красота форм в природе» (1904) биолог и художник Эрнст Геккель изображает разнообразные формы лишайников. Его лишайники выпускают безумные ростки и, словно в бреду, наслаиваются друг на друга. Испещренные жилами хребты уступают место гладким пузырям; стебли превращаются в замысловатые зубцы и чаши. Изрезанные побережья переходят в неземные сооружения, в очертаниях которых прячется множество укромных уголков. Именно Геккель в 1866 году придумал слово «экология». Этот термин обозначает изучение взаимоотношений организмов и их окружения, места их обитания, а также всех тех дебрей, которые образуют питающие их связи. Вдохновленная работой Александра фон Гумбольдта, экология опирается на ту установку, что все в природе взаимосвязано, что это «система действующих сил». Организмы нельзя понять, изолировав от всего остального.

Через три года, в 1869 году, швейцарский ботаник Симон Швенденер опубликовал статью, в которой выдвигалась гипотеза о «дуальной природе лишайников». В своей работе он высказал радикальное мнение о том, что лишайники не являются единым организмом, как долгое время считали.

Он доказывал, что они состоят из двух различных сущностей: гриба и водоросли. Швенденер предположил, что «грибной» компонент лишайника (известный сегодня как микобионт) давал физическую защиту и добывал минеральные вещества для себя и клеток водоросли. Водорослевый партнер (известный сегодня как фикобионт, роль которого иногда исполняют фотосинтезирующие бактерии) вбирал в себя свет и углекислый газ, чтобы вырабатывать углеводы, которые обеспечивали организм энергией. По мнению Швенденера, грибные компоненты были «паразитами, пусть и наделенными мудростью государственных мужей». А водоросли были «их рабами, <…> силой принужденных служить грибам». Вместе они составляли зримое тело лишайника. Эта парочка могла существовать там, где по отдельности ни один не выжил бы.

[15] Дело в том, что у слизевиков, не являющихся грибами, нет грибницы. Их вегетативное тело – плазмодий с псевдоподиями. – Прим. науч. ред.

[16] От нем. Wasserbär, как назвал этих животных зоолог И. Гёце. Кальки названия в основном встречаются в западной литературе. – Прим. изд.