Segredos do mundo dos cogumelos: o cérebro da aranha como um análogo do humano

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Última modificação: 2023-12-16 16:14

Em 2000, o professor Toshiyuki Nakagaki, biólogo e físico da Universidade Japonesa de Hokkaido, pegou uma amostra de um molde amarelo e colocou na entrada de um labirinto que é usado para testar a inteligência e a memória de camundongos. Na outra extremidade do labirinto, ele colocou um cubo de açúcar. O cogumelo não só encontrou um caminho para o açúcar, mas também usou o caminho mais curto para isso.

O que os cogumelos estão pensando?

Physarum polycephalum cheirava a açúcar e começou a enviar seus brotos em busca dele. As teias de aranha do cogumelo se bifurcavam em cada interseção do labirinto, e aquelas que caíam em um beco sem saída se viraram e começaram a olhar em outras direções. Por várias horas, teias de cogumelo encheram as passagens do labirinto e, no final do dia, um deles encontrou o caminho para o açúcar.

Em seguida, Toshiyuki e sua equipe de pesquisadores pegaram um pedaço da teia de aranha do cogumelo que participou do primeiro experimento e o colocaram na entrada de uma cópia do mesmo labirinto, também com um cubo de açúcar na outra extremidade. O que aconteceu surpreendeu a todos. No primeiro instante, a teia de aranha se ramificou em duas: uma brotou até o açúcar, sem reviravolta, a outra escalou a parede do labirinto e o cruzou direto, pelo teto, direto para o gol. A teia do cogumelo não apenas lembrava a estrada, mas também mudava as regras do jogo.

Ousei resistir à tendência de tratar essas criaturas como plantas. Quando você faz pesquisas sobre cogumelos por vários anos, começa a notar duas coisas. Primeiro, os cogumelos estão mais próximos do reino animal do que parece. Em segundo lugar, suas ações às vezes parecem ser o resultado de uma decisão deliberada. Achei que os cogumelos deveriam ter a oportunidade de tentar resolver os enigmas.

Pesquisas posteriores de Toshiyuki descobriram que os cogumelos podem planejar rotas de transporte tão bem e muito mais rápido do que engenheiros profissionais. Toshiyuki pegou um mapa do Japão e colocou pedaços de comida em lugares correspondentes às principais cidades do país. Ele colocou os cogumelos "em Tóquio". Após 23 horas, eles construíram uma teia linear de teias de aranha em todos os pedaços de comida. O resultado é uma réplica quase exata da rede ferroviária em torno de Tóquio.

Não é tão difícil conectar várias dezenas de pontos; mas conectá-los de forma eficiente e econômica não é nada fácil. Acredito que nossa pesquisa não só nos ajudará a entender como melhorar a infraestrutura, mas também como construir redes de informação mais eficientes.

ENIGMA DE OUTRO SER

De acordo com estimativas conservadoras, existem cerca de 160 mil cepas de fungos na Terra, a maioria das quais com habilidades impressionantes.

Por exemplo, em Chernobyl, foi descoberto um cogumelo que se alimenta de produtos radioativos e, ao mesmo tempo, limpa o ar ao seu redor. Este cogumelo foi encontrado na parede de uma usina nuclear destruída, que por muitos anos após o desastre continuou a produzir radiação que destrói toda a vida em um raio de vários quilômetros.

Enquanto exploravam a floresta amazônica, dois estudantes de biologia da Universidade de Yale encontraram o fungo Pestalotiopsis microspora, que pode degradar o plástico. Essa capacidade foi descoberta quando o fungo comeu a placa de Petri em que foi cultivado.

Até agora, nem nossa ciência nem nossa tecnologia são capazes disso. A contaminação do plástico é um dos maiores problemas tecnológicos. Hoje temos grandes esperanças para esse fungo. - Professor Scott A. Strobl.

Os geneticistas do Instituto Americano de Bioenergia conseguiram fazer com que a cepa de cogumelo digerisse o açúcar natural xilose mais rápido. O significado potencial desta descoberta reside na criação de uma forma nova, barata e rápida de produzir biocombustíveis limpos.

Ao que parece, como um organismo “primitivo”, sem cérebro e com movimentos limitados, realiza milagres fora do controle da ciência?

Para tentar entender o mundo do cogumelo, você deve primeiro esclarecer algo. Shiitake, portobello e champignon não são apenas nomes de cogumelos comestíveis. Cada um deles é um organismo vivo, representando uma rede de milhões das mais finas teias de aranha no subsolo. Os cogumelos que surgem do solo são apenas as "pontas dos dedos" dessas teias de aranha, as "ferramentas" com as quais o corpo espalha suas sementes. Cada um desses “dedos” contém milhares de esporos. Eles são carregados pelo vento e pelos animais. Quando os esporos caem no solo, eles criam novas teias e germinam com novos cogumelos.

Esta criatura respira oxigênio. É tão incomum do ponto de vista biológico que pertence ao seu próprio reino, separado dos animais e das plantas.

Mas o que realmente sabemos sobre esta forma de vida?

Não sabemos o que leva o sistema subterrâneo de teias de aranha, em determinado momento, a liberar cogumelos na superfície da terra; por que um cogumelo cresce em direção a uma árvore e outro em direção a outra; e por que alguns deles produzem venenos mortais, enquanto outros são saborosos, saudáveis e perfumados. Em alguns casos, não podemos nem mesmo prever o cronograma de seu desenvolvimento. Os cogumelos podem aparecer em três anos, ou mesmo 30 anos depois que seu esporo encontrou uma árvore adequada. Em outras palavras, não sabemos nem mesmo as coisas mais básicas sobre cogumelos. - Michael Pollan, pesquisador.

RAINHA DOS MORTOS

Achamos difícil entender os cogumelos por causa de sua estrutura anatômica. Quando você pega um tomate em sua mão, está segurando o tomate inteiro em sua mão como ele é. Mas você não pode colher um cogumelo e examinar sua estrutura. Um cogumelo é apenas o fruto de um organismo grande e complexo. A teia de teias de aranha é muito fina para ser removida do solo sem danificá-lo. - Sgula Motspi, microbiologista.

Outro problema é que a maioria dos cogumelos florestais não podem ser domesticados e são muito difíceis de cultivar, tanto para pesquisa quanto para fins industriais.

Eles escolhem apenas uma determinada ninhada, eles próprios decidem quando germinar. Freqüentemente, sua escolha recai sobre árvores antigas que não podem ser transferidas para outro lugar. E mesmo se plantarmos centenas de árvores adequadas na floresta e borrifarmos bilhões de esporos no solo, não há garantia de que obteremos os cogumelos em um tempo razoável. - Michael Pollan, pesquisador.

Os sistemas de nutrição, crescimento, reprodução e produção de energia nos fungos são completamente diferentes dos dos animais. Eles não têm clorofila e, portanto, ao contrário das plantas, não usam diretamente a energia do sol. Cogumelos, shiitake e portobello, por exemplo, crescem em uma serapilheira de plantas murchas.

Como os animais, os cogumelos digerem comida, mas, ao contrário deles, digerem comida fora de seus corpos: os cogumelos secretam enzimas que decompõem a matéria orgânica em seus componentes e, em seguida, absorvem essas moléculas.

Se o solo é o estômago do globo, os cogumelos são seus sucos digestivos. Sem sua capacidade de decompor e processar matéria orgânica, a Terra já teria sufocado há muito tempo. A matéria morta se acumularia indefinidamente, o ciclo do carbono seria interrompido e todos os seres vivos ficariam sem comida.

Nós nos concentramos na vida e no crescimento em nossas pesquisas, mas na natureza, a morte e a decadência são igualmente importantes. Os cogumelos são os governantes indiscutíveis do reino da morte. Portanto, aliás, há tantos deles em cemitérios. Mas o maior segredo é a enorme energia dos cogumelos. Existem cogumelos que podem quebrar o asfalto, brilhar no escuro, processar um monte de resíduos petroquímicos durante a noite e transformá-lo em um produto comestível e nutritivo. O fungo Coprinopsis atramentaria é capaz de fazer crescer um corpo frutífero em poucas horas e então, em um dia, se transformar em uma poça de tinta preta.

Os cogumelos alucinógenos mudam a opinião das pessoas. Existem cogumelos venenosos que podem matar um elefante. E o paradoxo é que todos eles contêm pequenas quantidades de calorias que os pesquisadores geralmente usam para medir a energia. Nossa maneira de medir a energia não parece se encaixar aqui. As calorias caracterizam a energia solar armazenada nas plantas. Mas os cogumelos são fracamente associados ao sol. Eles germinam à noite e murcham durante o dia. Sua energia é algo completamente diferente.

- Michael Pollan, pesquisador.

INTERNET SOB A TERRA

O micélio é a infraestrutura complexa na qual todas as fábricas do mundo estão localizadas. Em dez centímetros cúbicos de solo, você pode encontrar oito quilômetros de suas teias de aranha. O pé humano cobre cerca de meio milhão de quilômetros de teias de aranha bem espaçadas. - Paul Stemets, micologista.

O que está acontecendo nessas teias?

No início da década de 1990, surgiu a ideia de que a teia dessas teias de aranha não apenas transportava alimentos e produtos químicos, mas também era uma rede de comunicação inteligente e de autoaprendizagem. Olhando mesmo para pequenas seções desta rede, é fácil reconhecer uma estrutura familiar. As imagens gráficas da Internet parecem exatamente as mesmas. A rede se ramifica e, se uma das ramificações falhar, ela será rapidamente substituída por soluções alternativas. Seus nós, localizados em áreas estratégicas, são mais bem abastecidos de energia devido aos locais menos ativos e são ampliados. Essas teias têm sensibilidade. E cada web pode transmitir informações para toda a rede.

E não existe um "servidor central". Cada web é independente e as informações que coleta podem ser transmitidas à rede em todas as direções. Assim, o modelo básico da Internet existiu em todos os tempos, só que estava escondido no chão. - Paul Stemec, micologista

A própria rede parece ser capaz de crescer indefinidamente. Por exemplo, no estado de Michigan, foi encontrado um micélio que cresceu no subsolo em uma área de nove quilômetros quadrados. Estima-se que tenha cerca de 2.000 anos.

Quando a rede decide cultivar cogumelos?

Às vezes, o motivo é o perigo para o futuro da rede. Se a floresta que alimenta a rede queimar, o micélio para de receber açúcares das raízes das árvores. Em seguida, ela germina cogumelos em suas extremidades mais distantes, de modo que eles espalham esporos de fungos, "liberam" seus genes e lhes dão a oportunidade de encontrar um novo lugar. Foi assim que surgiu a expressão "cogumelos depois da chuva". A chuva lava a podridão orgânica do solo e, em essência, priva a rede de sua fonte de energia - então a rede envia "equipes de resgate" com disputas em busca de um novo refúgio.

PESADELO PARA INSETOS

"Encontrar um novo lar" é outra coisa que distingue os cogumelos dos reinos animal e vegetal. Existem cogumelos que espalham seus esporos assim como as frutas espalham suas sementes. Outros produzem feromônios que fazem com que os seres vivos os desejem compulsivamente. Os coletores de trufas brancas usam-no para procurar porcos, pois o cheiro desses cogumelos é semelhante ao de um javali alfa.

No entanto, existem maneiras mais complexas e cruéis de espalhar fungos. A observação de formigas da África Ocidental da espécie Megaloponera foetens registrou que elas escalam árvores altas todos os anos e com tal força elas enfiam suas mandíbulas no tronco que depois disso não podem se libertar e morrer. Anteriormente, não havia casos de suicídio em massa de formigas.

Descobriu-se que os insetos estão agindo contra sua vontade e outra pessoa os manda para a morte. O motivo são os menores esporos do fungo הטומנטלה, que às vezes conseguem entrar na boca das formigas. Uma vez na cabeça do inseto, o esporo envia substâncias químicas para seu cérebro. Depois disso, a formiga começa a escalar a árvore mais próxima e enfia suas mandíbulas em sua casca. Aqui, como se acordasse de um pesadelo, ele começa a tentar se libertar e, no final, exausto, morre. Após cerca de duas semanas, os cogumelos הטומנטלה brotam de sua cabeça.

Nas árvores dos Camarões, você pode ver centenas de cogumelos crescendo a partir do corpo de formigas. Para os fungos, esse poder sobre o cérebro é um meio de reprodução: eles usam as pernas de uma formiga para subir em uma árvore, e a altura ajuda a espalhar seus esporos pelo vento; então eles encontram novas casas e…. novas formigas.

O "cogumelo zumbi" tailandês Ophiocordyceps unilateralis estimula as formigas que se alimentam dele a subir nas folhas de certas plantas. A distância que as formigas infectadas percorrem para isso é muito maior do que as distâncias em sua vida normal e, portanto, ao chegar às folhas, os insetos morrem de cansaço e fome, e após duas semanas os cogumelos brotam de seus corpos.

Essas criaturas são talvez as mais incríveis de todas que já vi. Acreditamos que eles produzem produtos químicos semelhantes ao LSD, mas ainda não encontramos drogas que induzam o comportamento no interesse de alguém. - Professor David Hughes.

Hughes descobriu fungos que controlam o cérebro de aranhas, piolhos e moscas.

Isso não é coincidência, seleção natural ou subprodutos de outro processo. Esses insetos são enviados contra sua vontade para onde não deveriam estar, mas gostam de cogumelos. Quando transferimos as formigas infectadas para outras folhas, os cogumelos simplesmente não germinaram. - Professor David Hughes

COMO OS ANTIBIÓTICOS FORAM INVENTADOS

Também há um lado positivo no fato de que os cogumelos podem produzir venenos fortes. Alguns desses venenos são armas eficazes contra nossos inimigos comuns. Por exemplo, micróbios.

Das 160 mil espécies de cogumelos, cujos corpos contêm compostos químicos complexos, a ciência foi capaz de decifrar e reproduzir apenas 20, e entre eles foram encontrados vários dos medicamentos mais importantes.

Há uma razão pela qual os cogumelos produzem medicamentos. Eles sempre crescem nos piores lugares, úmidos, quentes, em lugares que são "fábricas de micróbios e vírus". A maioria das plantas não tem proteção contra esses fatores, mas os fungos resistem. O conhecido medicamento Lipitor, uma das poucas soluções conhecidas para os problemas de colesterol e diabetes, foi encontrado no cogumelo vermelho chinês. E os cogumelos enoki e shiitake estão incluídos na cesta de remédios recebidos por pacientes com câncer no Japão. - Elinor Shavit, micrologista.

Infelizmente, a variedade de medicamentos com cogumelos está diminuindo constantemente. O motivo é a destruição de florestas lenhosas, principalmente na bacia amazônica.

Junto com outras formas de vida, também destruímos cogumelos. O número de suas variedades está diminuindo constantemente e isso me preocupa por razões puramente egoístas. O mundo apresentou um presente impressionante - um enorme laboratório natural para a fabricação de medicamentos. De penicilina a medicamentos para câncer, AIDS, gripe e doenças senis. Os antigos egípcios chamavam os cogumelos de "deus da morte" por uma razão. Hoje estamos destruindo consistentemente este laboratório … - Paul Stemets, micologista.

Stemets fala sobre o cogumelo fomitopsis. Descoberto em 1965, esse cogumelo provou ser um remédio eficaz para a tuberculose e hoje só cresce em cinco locais nos Estados Unidos. Na Europa, esse cogumelo já desapareceu completamente.

Com um grupo de especialistas, fomos dezenas de vezes às florestas, tentando encontrar vários outros cogumelos semelhantes. Depois de muito esforço, finalmente encontramos uma amostra que conseguimos cultivar em laboratório. Quem sabe quantas pessoas esse cogumelo salvará no futuro. - Paul Stemets, micologista.

No ano passado, Stemets ingressou no programa de defesa biológica do Departamento de Defesa dos Estados Unidos e ajudou na busca e conservação de 300 espécies raras de cogumelos.

Fizemos um experimento: coletamos quatro montes de lixo. Um foi usado por nós como controle; nas outras duas, adicionamos substâncias químicas e biológicas que decompõem os resíduos; sobre o último, esporos de cogumelos foram pulverizados. Voltando dois meses depois, encontramos três montes escuros e fétidos e um brilhante, coberto com centenas de quilos de cogumelos … Algumas das substâncias tóxicas se transformaram em orgânicas. Os cogumelos atraíam insetos, colocavam ovos, dos quais eclodiam lagartas, e então surgiam os pássaros - e todo esse monte se transformou em uma colina verde cheia de vida. Quando tentamos fazer o mesmo em rios poluídos, observamos o processo de limpeza de venenos. Aqui está o que explorar! Talvez todos os nossos problemas de poluição possam ser resolvidos com os cogumelos certos. - Paul Stemets, micologista.

ONDE ESTÁ O CÉREBRO?

“Uma estimativa é que funcione de maneira semelhante com os cogumelos”, diz Toshiyuki. “De um ponto de vista puramente biológico, cada teia de aranha recebe individualmente sinais químicos sobre para onde ir e o que evitar. A soma desses sinais cria uma espécie de sistema de tomada de decisão. Em outras palavras, a inteligência do cogumelo está em sua rede. Acrescente a isso milhões de anos de evolução nas condições mais difíceis, multiplicados por centenas de milhares de espécies diferentes, e você terá algo que deveria ser inteligente o suficiente de qualquer maneira."

- E essa é a sua explicação do que está acontecendo?

- Esse é o começo.