Ученые обнаружили, что грибы умеют создавать "торговые сети", демонстрируя удивительные способности к взаимодействию и обмену ресурсами.

Как известно, примерно 70% всех растений имеют гриба-симбиота, который способствует извлечению минералов из почвы, получая взамен жиры и сахара. Однако более глубокий анализ показывает, что эти грибы также создают сложную и высокоэффективную транспортную сеть.

Недавнее исследование было опубликовано в журнале Nature 26 февраля. Ученые разработали роботизированную систему для тщательного наблюдения за 500 тысячами узлов грибной сети и обнаружили, что она успешно справляется с множеством сложных задач.

Авторы исследования выяснили, что грибы формируют так называемые "путешествующие волны", которые находят оптимальный компромисс между эффективностью транспортировки полезных веществ и минимизацией затрат на рост.

Грибы, как известно, являются гетеротрофными организмами — то есть, подобно животным, они получают питательные вещества извне, а не синтезируют их самостоятельно (как делают растения). Однако у них отсутствуют специализированные органы для поглощения пищи; вместо этого они всасывают питательные вещества через поверхность своих нитей, называемых "гифами". Затем эти вещества передаются в другие части гриба через клеточную жидкость (цитоплазму).

Поскольку почва в нормальных условиях не подвержена значительным перемещениям, рано или поздно питательные вещества в одном из участков истощаются, что заставляет передовые гифы двигаться дальше, осваивая новые территории.

Ученые наблюдали за принципом этого перемещения. Они отметили, что передовые гифы распространялись в поисках питательных веществ, в то время как нити позади соединялись между собой в сеть. Как оказалось, стратегия роста грибов оптимально сбалансирована — они не создают плотные сети, чтобы не расходовать лишний углерод, и утолщаются в местах, где проходит большое количество цитоплазмы.

Исследователи обнаружили, что гифы имеют структуру, напоминающую трубопровод для транспортировки ресурсов. При этом цитоплазма по этим "трубопроводам" движется с разной скоростью в зависимости от значимости участка. В некоторых местах питательные вещества могут перемещаться в обе стороны одновременно, поддерживая растущие гифы и транспортируя добытые минералы к корням растений.

К слову, ученые пришли к выводу, что принцип формирования маршрутов у грибов определяется долгосрочной выгодой от "торговли" с растением. В противном случае они просто сосредоточились бы на питательных веществах в одном месте, а затем переместились бы в другое.

"Люди все больше зависят от алгоритмов ИИ для создания эффективных и устойчивых цепочек поставок. Однако микоризные грибы решают эти задачи уже более 450 миллионов лет", — сообщил соавтор работы Тоби Кирс.

При этом грибы не только создавали эффективную сеть, но и постоянно ее перестраивали для поддержания ее эффективности.

"Мы обнаружили, что эти грибы постоянно адаптируют свои торговые маршруты, добавляя петли для сокращения расстояния и тем самым эффективно доставляя питательные вещества к корням растений", — добавил соавтор исследования Томас Шимизу.

Авторы работы считают, что дальнейшие исследования могут помочь человечеству в создании более эффективной инфраструктуры и транспортных сетей. Кроме того, это может вдохновить на разработку новых алгоритмов машинного обучения для создания более эффективных моделей ИИ.

Как известно, подобные сети на нашей планете формируют не только грибы, но и слизевики. Эти удивительные организмы уже помогли инженерам, но теперь их планируют использовать для моделирования космической паутины.