Secrets du monde des champignons : le cerveau de l'araignée comme analogue de l'humain

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-16 16:04

En 2000, le professeur Toshiyuki Nakagaki, biologiste et physicien à l'Université japonaise d'Hokkaido, a prélevé un échantillon d'une moisissure jaune et l'a placé à l'entrée d'un labyrinthe utilisé pour tester l'intelligence et la mémoire des souris. A l'autre bout du labyrinthe, il a placé un morceau de sucre. Le champignon a non seulement trouvé un chemin vers le sucre, mais a également utilisé le chemin le plus court pour cela.

A quoi pensent les champignons ?

Physarum polycephalum sentait le sucre et commença à envoyer ses pousses à sa recherche. Les toiles d'araignée du champignon bifurquaient à chaque intersection du labyrinthe, et celles qui tombaient dans un cul-de-sac se sont retournées et ont commencé à regarder dans d'autres directions. Pendant plusieurs heures, des toiles de champignons ont rempli les passages du labyrinthe, et à la fin de la journée, l'une d'entre elles a trouvé son chemin vers le sucre.

Après cela, Toshiyuki et son équipe de chercheurs ont pris un morceau de la toile d'araignée du champignon qui a participé à la première expérience, et l'ont mis à l'entrée d'une copie du même labyrinthe, également avec un morceau de sucre à son autre extrémité. Ce qui s'est passé a étonné tout le monde. Au premier instant, la toile d'araignée s'est ramifiée en deux: une pousse a fait son chemin vers le sucre, sans un seul tour supplémentaire, l'autre a escaladé le mur du labyrinthe et l'a traversé directement, le long du plafond, droit au but. La toile de champignon n'a pas seulement rappelé la route, mais a également changé les règles du jeu.

J'ai osé résister à la tendance à traiter ces créatures comme des plantes. Lorsque vous faites des recherches sur les champignons pendant plusieurs années, vous commencez à remarquer deux choses. Premièrement, les champignons sont plus proches du règne animal qu'il n'y paraît. Deuxièmement, leurs actions semblent parfois être le résultat d'une décision délibérée. J'ai pensé que les champignons devraient avoir l'opportunité d'essayer de résoudre les énigmes.

Des recherches supplémentaires menées par Toshiyuki ont révélé que les champignons peuvent planifier des itinéraires de transport aussi bien et beaucoup plus rapidement que les ingénieurs professionnels. Toshiyuki a pris une carte du Japon et a placé des morceaux de nourriture dans des endroits correspondant aux grandes villes du pays. Il a mis les champignons "à Tokyo". Après 23 heures, ils ont construit un réseau linéaire de toiles d'araignées sur tous les morceaux de nourriture. Le résultat est une réplique presque exacte du réseau ferroviaire autour de Tokyo.

Il n'est pas si difficile de relier plusieurs dizaines de points; mais les connecter de manière efficace et la plus économique n'est pas du tout facile. Je pense que nos recherches nous aideront non seulement à comprendre comment améliorer les infrastructures, mais aussi comment construire des réseaux d'information plus efficaces.

ÉNIGME D'UN AUTRE ÊTRE

Selon des estimations prudentes, il existe environ 160 000 souches de champignons sur Terre, dont la plupart ont des capacités impressionnantes.

Par exemple, à Tchernobyl, un champignon a été découvert qui se nourrit de produits radioactifs et, en même temps, nettoie l'air qui l'entoure. Ce champignon a été trouvé sur le mur d'une centrale nucléaire détruite, qui pendant de nombreuses années après la catastrophe a continué à produire des radiations qui détruisent toute vie dans un rayon de plusieurs kilomètres.

En explorant la forêt amazonienne, deux étudiants en biologie de l'université de Yale ont découvert le champignon Pestalotiopsis microspora, qui peut dégrader le plastique. Cette capacité a été découverte lorsque le champignon a mangé la boîte de Pétri dans laquelle il a été cultivé.

Jusqu'à présent, ni notre science ni notre technologie n'en sont capables. La contamination par le plastique est l'un des plus gros problèmes technologiques. Aujourd'hui, nous avons de grands espoirs pour ce champignon. - Professeur Scott A. Strobl.

Les généticiens de l'American Institute of Bioenergy ont réussi à faire en sorte que la souche de champignon digère plus rapidement le sucre naturel xylose. L'importance potentielle de cette découverte réside dans la création d'un nouveau moyen peu coûteux et rapide de produire des biocarburants propres.

Il semblerait, comment un organisme « primitif », sans cerveau et limité dans ses mouvements, accomplit-il des miracles échappant au contrôle de la science ?

Pour essayer de comprendre le monde du champignon, vous devez d'abord clarifier quelque chose. Shiitake, portobello et champignon ne sont pas seulement des noms de champignons comestibles. Chacun d'eux est un organisme vivant, représentant un réseau de millions de toiles d'araignées les plus fines sous terre. Les champignons qui sortent du sol ne sont que le « bout des doigts » de ces toiles d'araignées, les « outils » avec lesquels le corps répand ses graines. Chacun de ces « doigts » contient des milliers de spores. Ils sont emportés par le vent et les animaux. Lorsque les spores tombent dans le sol, elles créent de nouvelles toiles et germent avec de nouveaux champignons.

Cette créature respire de l'oxygène. Il est si inhabituel d'un point de vue biologique qu'il appartient à son propre royaume, séparé à la fois des animaux et des plantes.

Mais que savons-nous vraiment de cette forme de vie ?

On ne sait pas ce qui pousse le système souterrain des toiles d'araignées à un certain moment à lâcher des champignons à la surface de la terre; pourquoi un champignon pousse-t-il vers un arbre et un autre vers un autre; et pourquoi certains d'entre eux produisent des poisons mortels, tandis que d'autres sont savoureux, sains et parfumés. Dans certains cas, nous ne pouvons même pas prédire le calendrier de leur développement. Les champignons peuvent apparaître dans trois ans, voire 30 ans après que leur spore a trouvé un arbre approprié. En d'autres termes, nous ne savons même pas les choses les plus élémentaires sur les champignons. - Michael Pollan, chercheur.

REINE DES MORTS

Nous avons du mal à comprendre les champignons en raison de leur structure anatomique. Lorsque vous prenez une tomate dans votre main, vous tenez la tomate entière dans votre main telle quelle. Mais vous ne pouvez pas cueillir un champignon et examiner sa structure. Un champignon n'est que le fruit d'un organisme vaste et complexe. La toile des toiles d'araignées est trop mince pour être débarrassée de la terre sans l'endommager. - Sgula Motspi, microbiologiste.

Un autre problème est que la plupart des champignons forestiers ne peuvent pas être domestiqués et sont très difficiles à cultiver, à la fois pour la recherche et à des fins industrielles.

Ils ne choisissent qu'une certaine portée, ils décident eux-mêmes quand germer. Souvent, leur choix se porte sur de vieux arbres qui ne peuvent pas être transférés ailleurs. Et même si nous plantons des centaines d'arbres appropriés dans la forêt et pulvérisons des milliards de spores sur le sol, rien ne garantit que nous obtiendrons les champignons à un moment raisonnable. - Michael Pollan, chercheur.

Les systèmes de nutrition, de croissance, de reproduction et de production d'énergie chez les champignons sont complètement différents de ceux des animaux. Ils n'ont pas de chlorophylle et donc, contrairement aux plantes, ils n'utilisent pas directement l'énergie du soleil. Champignons, shiitake et portobello, par exemple, poussent sur une litière de plantes fanées.

Comme les animaux, les champignons digèrent les aliments, mais contrairement à eux, ils digèrent les aliments en dehors de leur corps: les champignons sécrètent des enzymes qui décomposent la matière organique en ses composants, puis absorbent ces molécules.

Si le sol est l'estomac du globe, alors les champignons sont ses sucs digestifs. Sans leur capacité à décomposer et à traiter la matière organique, la terre aurait étouffé depuis longtemps. La matière morte s'accumulerait sans fin, le cycle du carbone serait interrompu et tous les êtres vivants seraient laissés sans nourriture.

Nous nous concentrons sur la vie et la croissance dans nos recherches, mais dans la nature, la mort et la décomposition sont tout aussi importantes. Les champignons sont les souverains incontestés du royaume de la mort. Par conséquent, d'ailleurs, il y en a tellement dans les cimetières. Mais le plus grand secret est l'énorme énergie des champignons. Il existe des champignons qui peuvent fissurer l'asphalte, briller dans le noir, traiter tout un tas de déchets pétrochimiques pendant la nuit et les transformer en un produit comestible et nutritif. Le champignon Coprinopsis atramentaria est capable de développer une fructification en quelques heures puis, en une journée, de se transformer en une flaque d'encre noire.

Les champignons hallucinogènes changent les esprits. Il existe des champignons vénéneux qui peuvent tuer un éléphant. Et le paradoxe est qu'ils contiennent tous d'infimes quantités de calories que les chercheurs utilisent habituellement pour mesurer l'énergie. Notre façon de mesurer l'énergie ne semble pas convenir ici. Les calories caractérisent l'énergie solaire stockée dans les plantes. Mais les champignons sont faiblement associés au soleil. Ils germent la nuit et se fanent le jour. Leur énergie est quelque chose de complètement différent.

- Michael Pollan, chercheur.

INTERNET SOUS LA TERRE

Le mycélium est l'infrastructure complexe sur laquelle se trouvent toutes les plantes du monde. Dans dix centimètres cubes de sol, vous pouvez trouver huit kilomètres de ses toiles d'araignées. Le pied humain couvre environ un demi-million de kilomètres de toiles d'araignées rapprochées. - Paul Stemets, mycologue.

Que se passe-t-il dans ces toiles ?

Au début des années 1990, l'idée est apparue pour la première fois que la toile de ces toiles d'araignées ne transportait pas seulement des aliments et des produits chimiques, mais était également un réseau de communication intelligent et autodidacte. En regardant même de petites sections de ce réseau, il est facile de reconnaître une structure familière. Les images graphiques d'Internet se ressemblent exactement. Le réseau se branche, et si l'une des branches tombe en panne, elle est alors rapidement remplacée par des solutions de contournement. Ses nœuds, situés dans des zones stratégiques, sont mieux alimentés en électricité du fait de lieux moins actifs, et sont agrandis. Ces toiles ont une sensibilité. Et chaque site Web peut transmettre des informations à l'ensemble du réseau.

Et il n'y a pas de "serveur central". Chaque site Web est indépendant et les informations qu'il collecte peuvent être transmises au réseau dans toutes les directions. Ainsi, le modèle de base d'Internet a existé de tout temps, seulement il se cachait dans le sol. - Paul Stemec, mycologue

Le réseau lui-même semble pouvoir se développer indéfiniment. Par exemple, dans l'État du Michigan, un mycélium a été trouvé, qui s'est développé sous terre sur une superficie de neuf kilomètres carrés. Son âge est estimé à environ 2000 ans.

Quand le réseau décide-t-il de faire pousser des champignons ?

Parfois, la raison en est le danger pour l'avenir du réseau. Si la forêt alimentant le réseau brûle, le mycélium cesse de recevoir les sucres des racines des arbres. Ensuite, elle fait germer des champignons à ses extrémités les plus éloignées, afin qu'ils propagent des spores fongiques, "libèrent" ses gènes et leur donnent la possibilité de trouver un nouvel endroit. C'est ainsi qu'est apparue l'expression "champignons après la pluie". La pluie emporte la pourriture organique du sol et, en substance, prive le réseau de sa source d'alimentation - puis le réseau envoie des "équipes de secours" avec des conflits à la recherche d'un nouveau refuge.

CAUCHEMAR POUR INSECTES

"Trouver une nouvelle maison" est une autre chose qui distingue les champignons des règnes animal et végétal. Il existe des champignons qui répandent leurs spores tout comme les fruits répandent leurs graines. D'autres produisent des phéromones qui font que les êtres vivants en ont envie de manière compulsive. Les cueilleurs de truffes blanches l'utilisent pour rechercher des porcs, car l'odeur de ces champignons est similaire à celle d'un sanglier alpha.

Cependant, il existe des moyens plus complexes et cruels de propagation des champignons. L'observation des fourmis d'Afrique de l'Ouest de l'espèce Megaloponera foetens a enregistré qu'elles grimpent aux grands arbres chaque année et qu'elles enfoncent leurs mâchoires dans le tronc avec une telle force qu'après cela, elles ne peuvent plus se libérer et meurent. Auparavant, il n'y avait pas eu de cas de suicide collectif de fourmis.

Il s'est avéré que les insectes agissent contre leur volonté et que quelqu'un d'autre les envoie à la mort. La raison en est les plus petites spores du champignon הטומנטלה, qui parviennent parfois à pénétrer dans la gueule des fourmis. Une fois dans la tête de l'insecte, la spore envoie des produits chimiques à son cerveau. Après cela, la fourmi commence à grimper à l'arbre le plus proche et plonge ses mâchoires dans son écorce. Ici, comme s'il se réveillait d'un cauchemar, il commence à essayer de se libérer et, à la fin, épuisé, meurt. Après environ deux semaines, des champignons poussent de sa tête.

Sur les arbres au Cameroun, vous pouvez voir des centaines de champignons pousser sur des corps de fourmis. Pour les champignons, ce pouvoir sur le cerveau est un moyen de reproduction: ils utilisent les pattes d'une fourmi pour grimper à un arbre, et la hauteur favorise la propagation de leurs spores par le vent; alors ils se trouvent de nouveaux foyers et…. nouvelles fourmis.

Le « champignon zombie » thaïlandais Ophiocordycepslateralis incite les fourmis qui s'en nourrissent à grimper sur les feuilles de certaines plantes. La distance que les fourmis infectées parcourent pour cela est beaucoup plus grande que les distances de leur vie normale, et donc, ayant atteint les feuilles, les insectes meurent de fatigue et de faim, et après deux semaines, des champignons poussent de leur corps.

Ces créatures sont peut-être les plus étonnantes de tout ce que j'ai vu. Nous pensons qu'ils produisent des produits chimiques de type LSD, mais nous n'avons pas encore rencontré de drogues qui induisent un comportement dans l'intérêt de quelqu'un. - Professeur David Hughes.

Hughes a découvert des champignons qui contrôlent le cerveau des araignées, des poux et des mouches.

Ce n'est pas une coïncidence, une sélection naturelle ou des sous-produits d'un autre processus. Ces insectes sont envoyés contre leur gré là où ils ne devraient pas être, mais comme les champignons. Lorsque nous avons transféré les fourmis infectées sur d'autres feuilles, les champignons n'ont tout simplement pas germé. - Professeur David Hughes

COMMENT LES ANTIBIOTIQUES ONT ÉTÉ INVENTÉS

Il y a aussi un côté positif au fait que les champignons peuvent produire des poisons puissants. Certains de ces poisons sont des armes efficaces contre nos ennemis communs. Par exemple, les microbes.

Sur les 160 000 espèces de champignons, dont les corps contiennent des composés chimiques complexes, la science n'a pu déchiffrer et reproduire que 20, et parmi eux plusieurs des médicaments les plus importants ont été trouvés.

Il y a une raison pour laquelle les champignons produisent des médicaments. Ils poussent toujours dans les pires endroits, humides, chauds, dans des endroits qui sont des "usines de microbes et de virus". La plupart des plantes n'ont pas de protection contre ces facteurs, mais les champignons résistent. Le médicament bien connu Lipitor, qui est l'une des rares solutions connues aux problèmes de cholestérol et de diabète, a été trouvé dans le champignon rouge chinois. Et les champignons enoki et shiitake sont inclus dans le panier de médicaments reçus par les patients atteints de cancer au Japon. - Elinor Shavit, micrologue.

Malheureusement, la variété des médicaments à base de champignons diminue constamment. La raison en est la destruction des forêts ligneuses, notamment dans le bassin amazonien.

Avec d'autres formes de vie, nous détruisons également les champignons. Le nombre de leurs variétés ne cesse de diminuer et cela m'inquiète pour des raisons purement égoïstes. Le monde a présenté un cadeau étonnant - un immense laboratoire naturel pour la fabrication de médicaments. De la pénicilline aux médicaments contre le cancer, le sida, la grippe et les maladies séniles. Les anciens Égyptiens appelaient les champignons "le dieu de la mort" pour une raison. Aujourd'hui, nous détruisons constamment ce laboratoire… - Paul Stemets, mycologue.

Stemets parle du champignon fomitopsis. Découvert en 1965, ce champignon s'est avéré être un remède efficace contre la tuberculose, et aujourd'hui, il ne pousse que dans cinq endroits aux États-Unis. En Europe, ce champignon a déjà complètement disparu.

Avec un groupe de spécialistes, nous sommes allés des dizaines de fois dans les forêts, essayant de trouver plusieurs autres champignons similaires. Après beaucoup d'efforts, nous avons finalement trouvé un échantillon que nous avons réussi à cultiver en laboratoire. Qui sait combien de personnes ce champignon sauvera à l'avenir. - Paul Stemets, mycologue.

L'année dernière, Stemets a rejoint le programme de défense biologique du département américain de la Défense et a aidé à la recherche et à la conservation de 300 espèces rares de champignons.

Nous avons fait une expérience: nous avons ramassé quatre tas d'ordures. L'un a été utilisé par nous comme témoin; dans les deux autres, nous avons ajouté des substances chimiques et biologiques qui décomposent les déchets; sur ces derniers, des spores de champignons ont été pulvérisées. De retour deux mois plus tard, nous avons trouvé trois tas sombres et fétides et un brillant, envahis par des centaines de kilogrammes de champignons… Certaines des substances toxiques se sont transformées en substances organiques. Les champignons ont attiré les insectes, ils ont pondu des œufs d'où les chenilles ont éclos, puis les oiseaux sont apparus - et tout ce tas s'est transformé en une colline verte pleine de vie. Lorsque nous avons essayé de faire la même chose dans les rivières polluées, nous avons noté le processus de nettoyage des poisons. Voici ce qu'il faut explorer ! Peut-être que tous nos problèmes de pollution peuvent être résolus avec les bons champignons. - Paul Stemets, mycologue.

O EST LE CERVEAU ?

"Une estimation est que cela fonctionne de la même manière dans les champignons», dit Toshiyuki. "D'un point de vue purement biologique, chaque toile d'araignée reçoit individuellement des signaux chimiques sur où aller et quoi éviter. La somme de ces signaux crée une sorte de système de prise de décision. Autrement dit, l'intelligence du champignon est dans son réseau. Ajoutez à cela des millions d'années d'évolution dans les conditions les plus difficiles, multipliées par des centaines de milliers d'espèces différentes, et vous avez quelque chose qui devrait être assez intelligent de toute façon."

- Et c'est votre explication de ce qui se passe ?

- C'est le début.