Ascuns sub picioarele tale este o autostradă de informații care permite plantelor să comunice și să se ajute reciproc. Este făcut din ciuperci

vorbesc

Este o autostradă informațională care accelerează interacțiunile între o populație mare și diversă de indivizi. Permite persoanelor care pot fi separate pe scară largă să comunice și să se ajute reciproc. Dar le permite, de asemenea, să comită noi forme de criminalitate.

Nu, nu vorbim de internet, ci de ciuperci. În timp ce ciupercile ar putea fi cea mai familiară parte a unei ciuperci, majoritatea corpurilor lor sunt alcătuite dintr-o masă de fire subțiri, cunoscută sub numele de miceliu. Știm acum că aceste fire acționează ca un fel de internet subteran, care leagă rădăcinile diferitelor plante. Arborele acela din grădina dvs. este probabil legat de un tufiș la câțiva metri distanță, datorită miceliei.

Cu cât aflăm mai multe despre aceste rețele subterane, cu atât ideile noastre despre plante trebuie să se schimbe. Nu stau doar acolo în liniște, crescând. Prin conectarea la rețeaua fungică, ei își pot ajuta vecinii prin schimbul de nutrienți și informații - sau sabotează plantele nedorite prin răspândirea substanțelor chimice toxice prin rețea. Se pare că această „rețea de internet” are chiar și propria sa versiune a criminalității informatice.

Aproximativ 90% din plantele terestre se află în relații reciproc avantajoase cu ciupercile. Biologul german din secolul al XIX-lea Albert Bernard Frank a inventat cuvântul „micoriza” pentru a descrie aceste parteneriate, în care ciuperca colonizează rădăcinile plantei.

Ciupercile au fost numite „internetul natural al Pământului”

În asociațiile micorizice, plantele furnizează ciuperci cu alimente sub formă de carbohidrați. În schimb, ciupercile ajută plantele să aspire apa și să furnizeze substanțe nutritive precum fosforul și azotul, prin miceliile lor. Din anii 1960, a fost clar că micorizele ajută plantele să crească.

Rețelele fungice stimulează, de asemenea, sistemul imunitar al plantelor gazdă. Asta pentru că, atunci când o ciupercă colonizează rădăcinile unei plante, aceasta declanșează producerea de substanțe chimice legate de apărare. Acestea fac ca răspunsurile ulterioare ale sistemului imunitar să fie mai rapide și mai eficiente, fenomen numit „amorsare”. Conectarea simplă la rețelele miceliale face plantele mai rezistente la boli.

Dar asta nu este tot. Acum știm că micorizele leagă și plantele care pot fi separate pe scară largă. Expertul în ciuperci, Paul Stamets, le-a numit „internetul natural al Pământului” într-o discuție TED din 2008. A avut ideea pentru prima dată în anii 1970, când studia ciupercile folosind un microscop electronic. Stamets a observat similitudini între micelie și ARPANET, versiunea timpurie a internetului din cadrul Departamentului Apărării al SUA.

Fanilor filmelor li s-ar putea aminti de super-avatarul lui James Cameron din 2009. Pe luna pădurii unde are loc filmul, toate organismele sunt conectate. Ei pot comunica și gestiona colectiv resursele, datorită „unui fel de comunicare electrochimică între rădăcinile copacilor”. Înapoi în lumea reală, se pare că există ceva adevăr în acest sens.

A fost nevoie de zeci de ani pentru a pune în comun ceea ce poate face internetul fungic. În 1997, Suzanne Simard de la Universitatea British Columbia din Vancouver a găsit una dintre primele dovezi. Ea a arătat că bradul Douglas și mesteacanul de hârtie pot transfera carbon între ei prin micelie. Alții au arătat de atunci că plantele pot schimba și azot și fosfor, pe aceeași cale.

Aceste plante nu sunt cu adevărat indivizi

Simard crede acum că arborii mari îi ajută pe cei mici și mai tineri folosind internetul fungic. Fără acest ajutor, ea crede că multe răsaduri nu ar supraviețui. În studiul din 1997, răsadurile la umbră - care probabil nu vor avea hrană - au obținut mai mult carbon din copacii donatori.

„Aceste plante nu sunt cu adevărat indivizi în sensul că Darwin credea că sunt indivizi care concurează pentru supraviețuirea celor mai în formă”, spune Simard în documentarul din 2011 Do Trees Communicate? „De fapt, ei interacționează între ei, încercând să se ajute reciproc să supraviețuiască”.

Cu toate acestea, este controversat cât de utile sunt cu adevărat aceste transferuri de nutrienți. „Știm cu siguranță că se întâmplă, dar ceea ce este mai puțin clar este măsura în care se întâmplă”, spune Lynne Boddy de la Universitatea Cardiff din Marea Britanie.

În timp ce acest argument se aprinde, alți cercetători au găsit dovezi că plantele pot merge mai bine și pot comunica prin micelie. În 2010, Ren Sen Zeng de la Universitatea Agricolă din China de Sud din Guangzhou a constatat că atunci când plantele sunt atașate de ciuperci dăunătoare, ele eliberează semnale chimice în micelie care îi avertizează pe vecinii lor.

Plantele de tomate pot „asculta” răspunsurile de apărare

Echipa lui Zeng a cultivat perechi de plante de roșii în ghivece. Unora dintre plante li s-a permis să formeze micorize.

Odată ce rețelele fungice s-au format, frunzele unei plante din fiecare pereche au fost pulverizate cu Alternaria solani, o ciupercă care provoacă boala timpurie a bolii. Pungile de plastic etanșe au fost folosite pentru a preveni orice semnalizare chimică supraterană între plante.

După 65 de ore, Zeng a încercat să infecteze a doua plantă din fiecare pereche. El a descoperit că este mult mai puțin probabil să se îmbolnăvească și au avut niveluri semnificativ mai mici de daune atunci când au avut, dacă au avut micelie.

„Sugerăm ca plantele de tomate să poată„ trage cu urechea ”răspunsurile de apărare și să-și mărească rezistența la boli împotriva potențialilor agenți patogeni”, au scris Zeng și colegii săi. Deci, micorizele nu numai că permit plantelor să împartă hrana, ci le ajută să se apere.

Nu doar roșiile fac asta. În 2013, David Johnson de la Universitatea din Aberdeen și colegii săi au arătat că fasolea folosește și rețele fungice pentru a prelua amenințările iminente - în acest caz, afidele flămânde.

Johnson a descoperit că răsadurile de fasole largă care nu erau ele însele atacate de afide, dar erau conectate la cele care erau prin intermediul miceliei fungice, își activau apărarea chimică anti-afide. Cei fără micelie nu au făcut-o.

„O astfel de formă de semnalizare se desfășura între aceste plante despre ierbivori de către afide, iar aceste semnale erau transportate prin rețelele micelice micorizice”, spune Johnson.

Dar la fel ca internetul uman, internetul fungic are o latură întunecată. Internetul nostru subminează confidențialitatea și facilitează infracțiunile grave - și permite frecvent răspândirea virușilor de computer. În același mod, conexiunile fungice ale plantelor înseamnă că nu sunt niciodată cu adevărat singure și că vecinii răuvoitori le pot face rău.

În primul rând, unele plante se fură reciproc folosind internetul. Există plante care nu au clorofilă, deci spre deosebire de majoritatea plantelor nu își pot produce propria energie prin fotosinteză. Unele dintre aceste plante, cum ar fi orhideea fantomă, obțin carbonul de care au nevoie de la copacii din apropiere, prin micelii de ciuperci la care ambele sunt conectate.

Alte orhidee fură doar atunci când li se potrivește. Acești „mixotrofi” pot efectua fotosinteza, dar „fură” carbon de la alte plante folosind rețeaua fungică care le leagă.

S-ar putea să nu pară prea rău. Cu toate acestea, o plantă de criminalitate informatică poate fi mult mai sinistră decât un pic de furt mărunt.

Plantele trebuie să concureze cu vecinii pentru resurse precum apa și lumina. Ca parte a acestei bătălii, unii eliberează substanțe chimice care le dăunează rivalilor.

Această „alelopatie” este destul de frecventă la copaci, inclusiv salcâmi, zahăr, sicomori americani și mai multe specii de eucalipt. Eliberează substanțe care fie reduc șansele ca alte plante să se stabilească în apropiere, fie reduc răspândirea microbilor în jurul rădăcinilor lor.

Oamenii de știință sceptici se îndoiesc că alelopatia ajută mult aceste plante neprietenoase. Cu siguranță, spun ei, substanțele chimice dăunătoare ar fi absorbite de sol sau descompuse de microbi, înainte de a putea călători departe.

Dar poate că plantele pot rezolva această problemă, folosind rețelele fungice subterane care acoperă distanțe mai mari. În 2011, ecologul chimist Kathryn Morris și colegii ei au început să testeze această teorie.

Morris, fost Barto, a cultivat gălbenele aurii în containere cu ciuperci micorizate. Ghivecele conțineau cilindri înconjurați de o plasă, cu găuri suficient de mici pentru a ține rădăcinile afară, dar suficient de mari pentru a permite pătrunderea miceliei. Jumătate din acești cilindri au fost rotiți în mod regulat pentru a opri creșterea rețelelor fungice în ele.

Echipa a testat solul din cilindri pentru doi compuși fabricați de gălbenele, care pot încetini creșterea altor plante și pot ucide viermii nematode. În cilindrii în care ciupercile au fost lăsate să crească, nivelurile celor doi compuși au fost cu 179% și 278% mai mari decât în ​​cilindrii fără ciuperci. Asta sugerează că micelia chiar a transportat toxinele.

Echipa a crescut apoi răsaduri de salată în sol din ambele seturi de containere. După 25 de zile, cei crescuți în solul mai bogat în toxine cântăreau cu 40% mai puțin decât cei din solul izolat de micelie. „Aceste experimente arată că rețelele fungice pot transporta aceste substanțe chimice în concentrații suficient de mari pentru a afecta creșterea plantelor”, spune Morris, care se află acum la Universitatea Xavier din Cincinnati, Ohio.

Ca răspuns, unii au susținut că substanțele chimice ar putea să nu funcționeze la fel de bine în afara laboratorului. Așa că Michaela Achatz de la Berlin Free University din Germania și colegii ei au căutat un efect similar în sălbăticie.

Unul dintre cele mai bine studiate exemple de alelopatie este nucul negru american. Inhibă creșterea multor plante, inclusiv capse precum cartofi și castraveți, prin eliberarea unei substanțe chimice numite jugalone din frunzele și rădăcinile sale.

Achatz și echipa ei au plasat ghivece în jurul nucilor, dintre care unele puteau pătrunde rețele fungice. Acele ghivece conțineau de aproape patru ori mai mult jugalone decât ghivece care erau rotite pentru a păstra conexiunile fungice. Rădăcinile răsadurilor de roșii plantate în solul bogat în jugalone au cântărit în medie cu 36% mai puțin.

Unele plante deosebit de viclene ar putea chiar modifica machiajul comunităților fungice din apropiere. Studiile au arătat că oțelul pătat, ovăzul sălbatic subțire și bromul moale pot schimba machiajul fungic al solurilor. Potrivit lui Morris, acest lucru le-ar putea permite să vizeze mai bine speciile rivale cu substanțe chimice toxice, favorizând creșterea ciupercilor la care se pot conecta amândoi.

Animalele ar putea exploata și internetul fungic. Unele plante produc compuși pentru a atrage bacteriile și ciupercile prietenoase la rădăcinile lor, dar aceste semnale pot fi preluate de insecte și viermi care caută rădăcini gustoase de mâncat. În 2012, Morris a sugerat că mișcarea acestor substanțe chimice de semnalizare prin micelii fungici ar putea promova din greșeală prezența plantelor către aceste animale. Cu toate acestea, ea spune că acest lucru nu a fost demonstrat într-un experiment.

Ca rezultat al acestui număr tot mai mare de dovezi, mulți biologi au început să folosească termenul de „rețea largă de lemn” pentru a descrie serviciile de comunicații pe care ciupercile le oferă plantelor și altor organisme.

„Aceste rețele fungice fac comunicarea între plante, inclusiv cele din diferite specii, mai rapidă și mai eficientă”, spune Morris. "Nu ne gândim la asta pentru că, de obicei, putem vedea doar ceea ce este deasupra solului. Dar majoritatea plantelor pe care le puteți vedea sunt conectate sub pământ, nu direct prin rădăcinile lor, ci prin conexiunile lor miceliale".

Internetul fungic exemplifică una dintre marile lecții ale ecologiei: organisme aparent separate sunt adesea conectate și pot depinde unul de celălalt. „Ecologii știu de ceva timp că organismele sunt mai interconectate și mai interdependente”, spune Boddy. Web-ul din lemn pare a fi o parte crucială a modului în care se formează aceste conexiuni.