Pospolity gatunek mchu zachowuje się jak sieć neuronowa. Czy komputery przyszłości będą zielone?
Wygląda zwyczajnie, ale tętni w nim…prąd. Najnowsze badania pokazują, że mech generuje fale elektryczne o różnej prędkości, które przypominają proste formy przesyłania informacji.
Naukowcy od dawna wiedzieli, że rośliny potrafią generować impulsy elektryczne pod wpływem bodźców zewnętrznych, takich jak światło, zmiana temperatury czy substancje chemiczne. Dotychczasowe obserwacje były jednak małymi wycinkami z życia tych organizmów. Najnowszy eksperyment na mchu ujawnił, że procesy te mają charakter ciągły, zorganizowany i bez porównania bardziej złożony, niż dotychczas przypuszczano.
Siedem dni nasłuchu mchu
Za przełomowymi obserwacjami stoi prof. Andy Adamatzky, informatyk specjalizujący się w niekonwencjonalnych systemach obliczeniowych. Badacz zebrał poduszeczki krótkosza pospolitego (Brachythecium rutabulum) – gatunku mchu występującego powszechnie, również w Polsce.
W laboratorium umieścił je na wilgotnym podłożu w przezroczystym, zamkniętym pojemniku o wysokiej wilgotności, zapewniając stałe oświetlenie. W poduszki mchu wbił miniaturowe elektrody.
Przez 178 godzin, czyli w sumie ponad 7 dni, rejestrował aktywność elektryczną mchu. Uzyskane dane zostały następnie wprowadzone do zaawansowanych modeli komputerowych w celu dokładnej analizy wzorców. Głównym celem naukowca było ustalenie, czy rejestrowane sygnały układały się w uporządkowane struktury, które mogłyby świadczyć o zdolności do prostej obróbki informacji. Wyniki eksperymentu przeszły najśmielsze oczekiwania – okazało się, że mech generuje niezwykle bogaty repertuar impulsów elektrycznych.
Czy mech jest siecią neuronową?
Prof. Adamatzky zidentyfikował kilka rodzajów impulsów. Były to: szybkie skoki napięcia, które rozprzestrzeniały się z prędkością około 0,2 milimetra na sekundę, bardziej stabilne, rytmiczne oscylacje rozchodzące się w tempie około 0,02 milimetra na sekundę, oraz niezwykle wolne zmiany potencjału elektrycznego, przemieszczające się o 0,005 milimetra na sekundę.
Co istotne, zjawiska te nie zachodziły w całej poduszce jednocześnie. Impuls zarejestrowany przez jedną elektrodę pojawiał się z wyraźnym opóźnieniem na kolejnej, co jednoznacznie potwierdza, że fala elektryczna wędruje z komórki do komórki. Od razu pojawia się skojarzenie z impulsami nerwowymi w neuronach u zwierząt.
Choć interpretacja tych wzorców jako skoordynowanej komunikacji pozostaje hipotezą, ich struktura budzi ogromne zainteresowanie świata nauki.
Czy zbudujemy biokomputery z mchu?
Jeśli to prawda, że w mchu krążą informacje zakodowane w elektryczności, otworzą się fascynujące perspektywy w inżynierii i biotechnologii. Mchy mogą stać się fundamentem do stworzenia tzw. żywych komputerów lub czujników opartych na żywych tkankach.
Sensory z mchu mogłyby na przykład wchodzić w skład materiałów budowlanych. Elewacje czy dachy budynków pokryte taką tkanką byłyby w stanie samodzielnie monitorować zmiany w otoczeniu – wykrywać zanieczyszczenia powietrza, wahania wilgotności czy obecność toksycznych substancji – i natychmiast przekazywać sygnały alarmowe.
Badań nad organicznym przetwarzaniem danych nie należy więc traktować jako naukowej osobliwości. Mogą okazać się ważnym krokiem w stronę technologii jutra.
Źródło: The Royal Society Open Science
Nasza autorka
Magdalena Rudzka
Redaktorka i wydawczyni National-Geographic.pl. Wcześniej związana m.in. z National Geographic Traveler i magazynem pokładowym PLL LOT Kaleidoscope. Z wykształcenia humanistka (MISH i SNS PAN), ale to przyroda stanowi jej największą pasję. Szczególnie bliskie są jej ekosystemy słodkowodne, a prawdziwym „konikiem” są ryby. W National-Geographic.pl pisze o swoich przyrodniczych pasjach, nauce i medycynie. Prywatnie ceni sobie podróże po nieoczywistych kierunkach, ze szczególnym sentymentem do Europy Środkowej i Wschodniej.