Грибы и лабиринты

В году 2000 профессор Тошиюки Накагаки (Toshiyuki Nakagaki), биолог и физик из университета Хоккайдо (Япония), взял крошечный кусочек жёлтого плесневого гриба и положил его у входа в небольшой лабиринт. Это была 30-ти сантиметровая копия лабиринта, применяющегося обычно для проверки интеллекта и памяти мышей. В другом конце лабиринта он поместил кубик сахара.

Обычно грибы растут вокруг круглой и симметричной сети паутинок, но желтоватый грибок Physarum polycephalum, растущий в природных условиях на листьях и камнях, повёл себя совершенно иначе. Он как будто издалека почувствовал запах сахара и начал посылать на его поиски свои ростки. Паутинки гриба раздваивались на каждом перекрёстке лабиринта, и те из них, кто попадал в тупик, разворачивались и начинали искать пути в других направлениях. В течение нескольких часов грибные паутинки заполнили проходы лабиринта, и к концу того же дня одна из них нашла, наконец, дорогу к сахару.

После этого Тошиюки и группа его исследователей взяли маленький кусочек паутинки гриба, участвовавшей в первом опыте, положили его у входа точной и пустой копии того же лабиринта, также с кубиком сахара на другом его конце. Вряд ли кто мог предсказать то, что произошло дальше. В первое же мгновение паутинка разветвилась на две: один тонкий и точный отросток проложил свой путь прямо к сахару без единого лишнего поворота. Второй отросток паутинки вскарабкался на стену лабиринта и пересёк лабиринт по прямой линии, по потолку, прямо к цели. Грибная паутинка не только запомнила дорогу, но и изменила правила игры. Опыт повторяли снова и снова и с разными лабиринтами. В одном из опытов учёные положили два кубика сахара – по одному у каждого из двух выходов из лабиринта. Паутине хватило одного опыта, чтобы узнать, на каком перекрёстке разветвиться и кратчайшим путём добраться до сахарных кубиков.

"Я впервые подумал об этом опыте в тот момент, когда мысленно осмелился сопротивляться естественной склонности относиться к этим созданиям как к растениям," – сказал Тошиюки в своём интервью, – "После того, как ты занимаешься исследованиями грибов в течение нескольких лет, начинаешь обращать внимание на две вещи. Первое это то, что грибы ближе к животному миру, чем это кажется. Второе, что их поведение иногда выглядит как результат сознательного решения, а не как проявление просто инстинкта. Я подумал, что грибам стоит дать возможность попробовать решить загадки, чтобы лучше понять что происходит."

Это исследование удостоилось резонанса в мировом масштабе, было опубликовано в самом известном в мире научном журнале Nature, а его участники даже удостоились приза Игнобель – "за исследования, которые сначала заставляют смеяться, а потом - задуматься" – за 2008 год. В прошлом году Тошиюки вторично удостоился приза Игнобель, на этот раз за исследование, обнаружившее, что грибы могут планировать транспортные маршруты не хуже инженеров-профессионалов, но намного быстрее последних. Тошиюки взял карту Японии и поместил кусочки пищи в местах, соответствующих большим городам страны. Грибы он положил "на Токио" и подождал 23 часа – время, необходимое грибам, чтобы построить линейную сеть паутинок ко всем кусочкам пищи. В результате получилась почти точная копия железнодорожной сети вокруг Токио. "Надо понимать, что это не так уж сложно - соединить несколько десятков точек; а вот соединить их эффективно и наиболее экономно – это уже совсем не просто," – хвалит грибы Тошиюки. Когда провели подобные эксперименты на картах Англии и Испании, то получили точные модели сетей шоссейных дорог, существующих в этих странах, включая, в некоторых случаях, расширения и изменения, сделанные в последнее время из-за неоптимального изначального планирования. В эти дни в университете Хоккайдо пробуют перенести эту удивительную способность гриба на компьютерную модель. "Я верю, что то, что мы изучаем сейчас, поможет в будущем не только понять, как строить инфраструктуру с улучшенную архитектурой, но и как строить более эффективные и быстрые информационные сети," – говорит Тошиюки.