Мох генерирует электрические волны, поразительно похожие на нейронную сеть

Фото из открытых источников

Мхи — одни из самых древних растений, обнаруженных в палеонтологической летописи, но они отнюдь не просты по составу. Новое исследование, опубликованное в журнале Royal Society Open Science, показывает, что моховые подушечки генерируют удивительно сложную электрическую активность, с паттернами, которые волнообразно изменяются по бархатистой поверхности, образуя динамичные волны.

Автор исследования, Энди Адамацки, на самом деле является специалистом по информатике, чье увлечение нетрадиционными «вычислительными» системами, такими как слизевики, толпа и мицелиальные сети, привело его к новой теме: скромному мху Brachythecium rutabulum.

«Растения и мхи демонстрируют разнообразные формы электрической активности, однако организации эндогенных сигналов у мхов уделялось мало внимания», — пишет Адамацки в своей новой статье.

Его выводы позволяют предположить, что «мшистые подушечки ведут себя как пространственно распределенные возбудимые системы, потенциально способные координировать и интегрировать электрические сигналы как в пространстве, так и во времени».

Моховые подушки на самом деле представляют собой множество отдельных клонов одного и того же крошечного растения.

Если присмотреться к ковру мха, можно увидеть, что он состоит из простых, крошечных листьев на стеблях, похожих на листья их более крупных родственников. Однако стебли мхов на самом деле гораздо менее полезны для перемещения воды и питательных веществ внутри растения.

Мхи на самом деле никогда не развивали сосудистую систему, которую мы видим у других, более сложных растений, поэтому они не могут вырасти выше нескольких сантиметров. Их листовидные структуры состоят всего из одной клетки; у них даже нет корней.

Но это не значит, что они потенциально не способны передавать информацию по колонии другими способами.

Для исследования Адамацки собрал образцы мха вида B. rutabulum из естественных мест обитания в Северном Сомерсете, Великобритания. Вернувшись в лабораторию, он воткнул электроды в комки мха, чтобы отследить любую электрическую активность, которая могла бы проходить по этой влажной зеленой матрице.

Как и многие растения, мох живет в замедленном темпе, поэтому, чтобы оценить его состояние, Адамацки в течение нескольких дней записывал его электрическую активность.

«Это выявило богатый репертуар электрических событий, включая компоненты, соответствующие как физиологической активности, так и более медленным процессам, связанным с дрейфом: быстрые осцилляционные импульсы, более медленные ритмические колебания и очень медленные волны деполяризации», — сообщает он. «Помимо описанных классов, мы также наблюдали импульсы, напоминающие высокоамплитудные потенциалы действия и нейроноподобные последовательности импульсов».

Некоторые электрические волны мха были быстрыми, в то время как другие медленно колебались. Они имели тенденцию распространяться по всей поверхности мха, а не оставаться ограниченными определенной областью, и следовали определенным закономерностям в разных временных масштабах.

Эти результаты позволяют предположить, что «мох ведёт себя как динамичная, взаимосвязанная система, а не как совокупность независимых клеток».

Здесь есть несколько ограничений.

Во-первых, не проводились контрольные записи с отрицательным результатом, в которых использовался тот же метод электродов на инертной подложке (а не на живом мхе), чтобы исключить возможность того, что электрические сигналы являются результатом чего-то иного, помимо мха, например, самих приборов.

Во-вторых, использование мха, собранного в природе, также вносит элемент хаоса: в данном исследовании неясно, могли ли загрязнение, разный уровень увлажненности или другие факторы повлиять на поток электричества.

Необходимы гораздо более детальные исследования, прежде чем мы узнаем, могут ли мхи действительно выступать в качестве «реагирующих сенсорных сетей или распределенных субстратов для биовычислений».

«Эта многослойная организация подтверждает формирующееся мнение о том, что мох может служить естественным, энергоэффективным живым субстратом для биогибридного зондирования и нетрадиционных вычислений», - отмечает автор.

Но даже простое знание того, чем занимаются эти маленькие зеленые растения в трещинах и щелях окружающего нас мира, вызывает удивление.