Недавно на экраны вышел сериал HBO «Одни из нас», в котором гриб кордицепс завоевывает мир, проникая в людей и управляя их поведением. В общем, сюжет зомби апокалипсиса на фоне построения спорыньевым грибом собственной цивилизации. На самом деле в этом сюжете есть немало от биологической науки. Гриб кордицепс, как давно известно, управляет многими членистоногими: пауками, муравьями, гусеницами и даже осами. Проникая в тело членистоногих, он захватывает своей грибницей мышечную систему и начинает ей управлять. К примеру, гриб заставляет своего хозяина забираться все выше, прикрепляться к нижней стороне листа над муравейником с помощью сжатых челюстей. Далее, когда муравей погибает, гриб начинает прорастать из его тела, и грибные споры падают сверху на муравейник, заражая новых муравьев. Вот такая биологическая основа для сериала о зомби. Для успокоения людей стоит отметить, что все-таки этот гриб имеет строгую специфичность в выборе хозяев, и человек сегодня никак не рискует быть «захваченным» кордицепсом.

Вообще, грибы во многих своих аспектах стали основой человеческой цивилизации. Грибные дрожжи повлияли на такие вехи в развитии человечества, как появление хлеба, пива, других видов алкоголя, сохранение пищи в отсутствии холодильников. И как можно говорить о медицине, не вспоминая плесневые грибы. Открытие Александром Флемингом пенициллина и Зинаидой Ермольевой крустозина принципиально повлияли на медицину. Более того, именно внедрение антибиотиков и вакцин позволило в XX-ом веке увеличить среднюю продолжительность жизни человека. Простые, но впечатляющие цифры: в 1900 году средняя ожидаемая продолжительность жизни человека в мире была 32 года, а в 2000 году – стала 69 лет. По данным ВОЗ, в общей структуре причин улучшения здравоохранения во всем мире всего три фактора обеспечили целых 68 % успеха. Это появление антибиотиков, массовое внедрение вакцинации и доступ к регидратации (воде) при кишечных инфекциях в развивающихся странах. Так что спасибо за первые антибиотики нам стоит сказать не только ученым, но и плесневым грибам.

Где же еще сегодня используются грибы? Дрожжевые грибки – это «рабочие лошадки» генной инженерии и биотехнологии. Как производятся многие новые лекарства, иммунобиологические препараты, вакцины? В лаборатории ученые в состав гена дрожжевого грибка вводят ген, отвечающий за продукцию нужного промышленности белка (лекарства, инсулина, белка для вакцины). И грибок, как «мини-завод», начинает производить чистый и безопасный белок для нужд человечества. Затем это полученное вещество отмывают и очищают, готовят лекарственную форму (раствор, таблетка) и – в практическое применение. Таких лекарств сегодня сотни, и мы часто даже не задумываемся о том, что они произведены на таких дрожжевых «мини-заводах».

Вообще, грибы с точки зрения биотехнологии изучены пока недостаточно. Есть данные о том, что геном некоторых мицелиальных грибов способен запускать продукцию более 100 биологически активных соединений. Обнаружены целые кластеры генов, которые отвечают за производство, но по разным причинам не активны. Авторитетный российский ученый в области генетической инженерии грибов, Александр Жгун предложил целый «принцип фортепиано», который отражает эту ситуацию. Грибковый организм, имея множество генов синтеза химических веществ, подобен молчащему фортепиано, и только когда внешние факторы дотронутся до клавиш – запустится продукция нужного вещества. Например, грибок Penicillium chrysogenum способен производить антибиотик пенициллин G. Но не производит его большую часть времени своего существования. Но как только кто-то нажмет на нужную «клавишу», а именно подаст внешний сигнал (молекулой, например), грибок начнет производить нужное химическое вещество. Такое направление в науке, изучающее механизмы управления активностью различных генов, называется эпигенетика.

Проблема пока остается и в том, что многие «клавиши фортепиано» остаются неподписанными, и непонятно, какой звук они проявят при нажатии, то есть каким фактором будет запущен синтез определенного биологически активного вещества в этой грибной «фабрике». Вот еще один известный пример. При низком содержании ионов железа в окружающей среде (почве) грибы начинают продуцировать сидерофоры, малые молекулы, которые способны улавливать в почве следовые остатки железа и присоединять к себе. После этого с помощью специальных рецепторов на поверхности грибных клеток эти насыщенные железом химические комплексы попадают уже внутрь гриба. Кстати, описанные выше сидерофоры и соответствующие рецепторы имеются не только у грибов, но и у бактерий, и даже у весьма опасных для человека бактерий, при этом сидерофоры могут влиять на уровень их опасности для человека, то есть на вирулентность.

Один из наиболее распространенных вопросов: есть ли у грибов интеллект? Если способность к запоминанию, обучению и принятию решений считать критериями наличия интеллекта, то да. Некоторые ученые сравнивают мицелий у грибов с нейронными сетями у человека. Мицелий (грибница) представляет собой тонкие разветвленные нити, способные распространяться на многие метры, формируя большие сети взаимодействий.

Показательный эксперимент провели ученые из Японии, опубликовав его результаты в декабре 2024 года в журнале Экологии грибов. Для изучения того, как грибы принимают решение о распространении путем направленного роста своего мицелия, ученые размещали на почве подгнившие деревянные блоки на разном расстоянии от первичной грибковой колонии (Рис. 42) и в форме разных фигур (круг и крест).

В случае кругового распределения деревянных блоков, грибной мицелии равномерно прорастал от первичной колонии к периферии, формируя ровный круг новых грибковых поселений. При этом центральная часть круга, где изначально была первичная грибная колония, превратилась в пустую «мертвую» зону. То есть гриб полностью перестроил свое сообщество в форму круга, избавившись от теперь ненужного центрального очага. Но что более интересно, в случае прорастания мицелия в форме креста, плотность мицелиальных связей была намного выше в четырех наружных точках креста. То есть при распространении гриб рассматривал эти наружные точки как своего рода «форпосты» для захвата большей территории, поэтому и более интенсивное соединение выстраивалось с периферическими пунктами. А в центральных частях фигур гриб не видел для себя биологического смысла распространения в и так «перенаселенных» им территориях. Результаты этого эксперимента говорят о том, что при выстраивании своей мицелиальной сети грибы ведут себя весьма умно, принимая во внимание далеко идущие интересы всего своего сообщества.

Рис. 43. Эксперимент по выявлению интеллекта грибов: прорастание мицелия в зависимости от типа фигуры деревянных блоков. Из работы Ю Фукасавы и соавт. 2024, Fungal Ecology

Другим интереснейшим аспектом грибной цивилизации является уникальность каждого мицелиального гриба. Когда мицелий распространяет свои сети, то их направление и разветвление каждый раз определяется множеством факторов, в том числе доступностью питательных веществ, наличием других растений и грибов в почве. Получается, что в каждом конкретном случае формируется уникальная по своей структуре и форме сеть мицелия. Двух абсолютно одинаковых сетей грибного мицелия просто не существует в природе. Как и двух абсолютно идентичных людей, с одинаковым жизненным опытом.

Поведение грибов зависит не только от их генетики, но и от окружающей среды, в которую они попадают. Особенно это заметно, когда некоторые грибы из окружающей среды попадают в тело хозяина, например человека. Со временем их поведение может поменяться в новых условиях жизни, а характер стать более «инвазивным», то есть более опасным для хозяина с позиций развития системной грибковой инфекции.

Обладают ли грибы памятью? Если считать память механизмом, позволяющим лучше реагировать на уже известное внешнее воздействие – то, безусловно, да. В одном из экспериментов на грибах применялось воздействие высокими температурами. Через 12 часов при повторном тепловом воздействии клетки грибов были уже больше готовы к высоким температурам и перенесли их с гораздо меньшими повреждениями. Есть еще один показательный пример грибной памяти. В эксперименте с первичной грибной колонией на деревянном бруске в пределах доступности расположили новый брусок дерева. Мицелий гриба начал расти и вскоре захватил новый для себя участок обитания на новом бруске. Далее первый брусок с основной колонией убрали и перенесли на другую удаленную площадку. Так вот, там, на новой площадке, как говорят, «по старой памяти» гриб начал расти и распространять свой мицелий именно в ту сторону, где раньше лежал новый брусок. Так как вы думаете, можно ли это назвать памятью?