Гриб заменил транзисторы

Широко используемый в электронике термин «чип» обозначает миниатюрное электронное устройство – интегральную схему, изготовленную из полупроводникового кристалла. Майский выпуск журнала New Scientist (17 мая 2007 г.) сообщил, что группе ученых из университета Саутгемптона (Великобритания) удалось сконструировать необычный чип, управляемый не проводами и транзисторами, а живым грибом, слизевиком многоголовым (Physarum polycephalum). Это многоядерный одноклеточный организм с ярко-желтым телом, длина которого может достигать 1,5 м. Чип подключается к компьютеру через обычный интерфейс USB.

Внешний вид слизевика многоголового

Использованный в чипе слизевик широко распространен. Типичными местообитаниями этого вида являются разлагающиеся листья и древесина в прохладных, тенистых, сырых лесах умеренного пояса. Он хорошо известен специалистам, поскольку является одним из простейших эукариот крупных размеров и нередко используется в экспериментальных исследованиях подвижности клеток, в частности амебоидного движения.

Шестиногий робот Physarum polycephalum

Physarum polycephalum относится к настоящим слизевикам (Myxomycetes). Исторически их классифицируют как бесклеточные плесневые грибы, но генетически они наиболее близки клеточным слизевикам (Acrasiales), такими как диктиостелиум (Dictyostelium discoideum). Вместе они образуют супергруппу Amoebozoa, которая также включает амёб с широкими псевдоподиями и пелобионтов (жгутиковых амёб без митохондрий, например Pelomyxa prima). Некоторые авторы современных систем живых организмов относят этот слизистый гриб к животным, обозначая их как Mycetozoa.

Слизевик многоголовый питается спорами грибов, бактериями и другими микроорганизмами, которых поглощает всей поверхностью. Вегетативное тело физарума представляет собой многоядерный протопласт, не имеющий клеточной оболочки. Такое образование называют синтицием, а тело организма – плазмодием. Плазмодий слизевика перемещается подобно гигантской амёбе, как бы перетекающей по поверхности. Его перемещение определяют как возвратно-поступательное. Оно характеризуется ритмическим током протоплазмы назад-вперед с периодом около 2 мин. Плазмодий перемещается по направлено к источнику пищи и влаги (трофо- и гидротаксис) и избегает света.

Гидротаксис плазмодия используют для обнаружения слизевика в субстрате, например пне. Авторы второго тома «Жизни растений» (М.: Просвещение, 1976) рекомендуют поместить наклонно от края пня вглубь его полоску стекла, на которую кладут фильтровальную бумагу. Конец этой бумаги погружают в сосуд с водой. Ток воды может вызвать вползание плазмодия слизевика на стекло.

Создатели биочипа воспользовались положительной реакцией слизевика на пищу и отрицательной на свет. Тело слизевика многоголового поместили в специальную емкость, к которой были подведены несколько трубок. По ним слизевика снабжали питательными веществами, а сам гриб был окружен многочисленными электродами, фиксирующими реакцию организма. Вместе с ними живой организм образовал своеобразный сенсор – биочип.

Биочип обнаруживал присутствие органических соединений в жидкостях в течение всего лишь нескольких секунд. Таким образом, биочип со слизевиком может быть использован для практически мгновенного определения наличия в жидкости различных веществ, в том числе и ядовитых.

В настоящее время гриб может жить внутри чипа около недели, хотя исследователи надеются увеличить продолжительность его жизни.

Создатели биочипа вместе с коллегами из университета Кобэ (Япония) ранее сконструировали маленького шестиногого робота, для управления движением которого использовалась отрицательная реакции слизевика на свет, о чем сообщалось в журнале New Scientist в начале 2006 г. Шесть плазмодиев поместили в пластмассовую форму в виде шестиконечной звезды. Каждый из этих лучей с плазмодием через компьютер был соединен с ногой маленького робота, в которую был встроен миниатюрный двигатель. Если на один из плазмодиев попадал свет, он стремился переместиться в тень. Это перемещение через компьютер передавалась двигателю в ноге робота, которая начинала двигаться.