Grzybnia (mycelium) to podziemna sieć cienkich włókien, które stanowią główną część grzyba. Jest nie tylko jego systemem korzeniowym, ale również narzędziem komunikacji i transportu substancji odżywczych w ekosystemach. W środowisku naturalnym grzybnia pomaga w rozkładzie materii organicznej, tworząc kluczowe połączenia między roślinami a glebą. To właśnie te właściwości przyciągnęły uwagę naukowców.
Grzybnia nie jest jednak jedynie strukturą pasywną. Potrafi generować impulsy elektryczne, które – jak sugerują badania – działają podobnie do neuronów w ludzkim mózgu. Te sygnały mogą odpowiadać na różne bodźce, takie jak zmiany temperatury, światła czy obecność substancji chemicznych. Dzięki temu grzybnia ma zdolność do adaptacji i reakcji na otoczenie, co czyni ją idealnym kandydatem do zastosowania w robotyce.
Grzyby przejmują stery
Badania prowadzone przez zespół uczonych z Cornell University, opisane w czasopiśmie Science Robotics, pokazują, jak grzybnia, która naturalnie przesyła sygnały elektryczne, może działać jako sensoryczne i decyzyjne centrum robotów. Naukowcy zaprojektowali dwa prototypy biohybrydowych maszyn: jedną o miękkiej, pajęczakowatej strukturze i drugą wyposażoną w koła. Oba roboty są sterowane sygnałami elektrycznymi przekazywanymi przez grzybnię, które pozwalają im reagować na bodźce środowiskowe.
Czytaj też:Grzyb z “The Last of Us” istnieje i jest cenniejszy niż złoto
Roboty te przeszły trzy kluczowe testy. W pierwszym reagowały na naturalne impulsy grzybni, która generuje elektryczne “szczyty” w regularnych odstępach czasu. W drugim eksperymencie bodźce świetlne (m.in. promieniowanie UV) spowodowały zmianę sposobu poruszania się robotów, co dowiodło zdolności grzybni do interpretowania sygnałów z otoczenia. W ostatnim eksperymencie naukowcy z powodzeniem przejęli pełną kontrolę nad sygnałami grzybni, sterując robotami w sposób w pełni zdalny.
Jak zauważa dr Anand Mishra, główny badacz projektu, żywe systemy mają przewagę nad syntetycznymi czujnikami, ponieważ mogą reagować na niespodziewane zmienne:
To właśnie możliwość reagowania na nieznane bodźce czyni grzybnie idealnym kandydatem do budowy przyszłościowych robotów.
Integracja grzybni z robotami była jednak wyzwaniem. Badacze musieli nie tylko znaleźć sposób na czystą hodowlę grzybni (bez zanieczyszczeń), ale również opracować zaawansowane systemy rejestrujące sygnały elektryczne w czasie rzeczywistym. Ostatecznie udało się stworzyć interfejs, który blokuje zakłócenia elektromagnetyczne, pozwalając na dokładną analizę sygnałów i ich konwersję na cyfrowe polecenia dla robotów.
Projekt biohybrydowych robotów wymagał współpracy ekspertów z wielu dziedzin, w tym neurobiologii, inżynierii mechanicznej i mykologii. Bruce Johnson, specjalista od neurobiologii, pomógł zrozumieć, jak analizować impulsy elektryczne grzybni, a Kathie Hodge, badaczka grzybów, nauczyła zespół, jak hodować czyste kultury grzybni.
Dr Anand Mishra dodaje:
Grzybnia to coś więcej niż tylko medium do sterowania robotami. Dzięki jej sygnałom możemy lepiej zrozumieć, co dzieje się w środowisku. To jak słuchanie komunikacji między organizmami.
Biohybrydowe roboty z grzybnią mogą znaleźć zastosowanie w wielu dziedzinach. W rolnictwie mogłyby analizować chemię gleby i decydować o optymalnym nawożeniu, minimalizując negatywny wpływ na środowisko. W ekologii mogłyby monitorować jakość wody lub powietrza. Ponadto ich zdolność do działania w trudnych warunkach sprawia, że mogą być wykorzystywane w eksploracji kosmosu lub głębin oceanicznych.