Физики раскрыли секрет работы споровой "пушки" грибов

МОСКВА, 26 июл – РИА Новости. Некоторые грибы умеют "стрелять" спорами и выбрасывать их на большие расстояния благодаря необычным взаимодействиям между каплями воды в их плодовых телах, которые разгоняют споры до космически высоких скоростей, говорится в статье, опубликованной в Journal of the Royal Society Interface.

"Эта "пушка" высвобождает энергию так быстро, что она разгоняет всю систему до нескольких миллионов ускорений свободного падения. Воздух достаточно сильно сопротивляется движению спор, и поэтому они пролетают лишь небольшое расстояние, всего пару миллиметров. Поэтому для гриба крайне важно "стрелять" ими с филигранной точностью", — рассказывает Чуань-Хуа Чэнь (Chuan-Hua Chen) из университета Дьюка в Дареме (США). 

Любой человек, посещавший хотя бы раз в жизни лес, знает, что даже малейший контакт с перезрелым грибом приводит к тому, что из него "выстреливает" облачко спор, синхронно разлетающихся во все стороны от плодового тела. Ключевой частью этого процесса, как обнаружил известный американский биолог Реджинальд Буллер еще в начале 20 века, являются капли воды, скапливающиеся на поверхности спор и рядом с ними.

Как отмечает Чэнь, ученые знали, что капли — главный двигатель "споровой пушки" грибов, однако не было ясного понимания того, как их взаимодействие приводит к тому, что все споры "выстреливают" в одном направлении и разгоняются до сверхвысоких скоростей на очень короткое время.

Общие детали этого процесса известны ученым еще со времен Буллера. На поверхности стеригмы, тонкой нити, на конце которой растет каждая спора, есть две особых площадки, покрытых сахаристыми веществами, хорошо впитывающими в себя влагу. Одна из них находится непосредственно рядом со спорой, а вторая — на большом расстоянии от нее. Со временем, в этих точках возникают две капли воды, которые увеличиваются в размерах по мере роста споры. 

Когда спора достигает зрелости и капли касаются друг друга, они сливаются и "катапультируют" спору во внешний мир, конвертируя энергию поверхностного натяжения одной из капель в энергию движения. То, как именно происходит это слияние и как гриб "нацеливает" спору, оставалось предметом споров среди ученых.

Чэнь и его коллеги решили эту проблему оригинальным способом. Они не стали наблюдать за миниатюрными и очень быстрыми спорами реальных грибов, а изготовили их увеличенные копии из пенопласта и стали наблюдать за ними при помощи сверхбыстрых камер, получающих тысячи кадров в секунду.
Роль источника влаги играло сопло струйного принтера, при помощи которого ученые постепенно наращивали капли на поверхности споры и стеригмы до тех пор, пока их поверхности не начинали касаться друг друга. 

Как показали эти наблюдения, секрет точности "споровой пушки" грибов заключался в том, как взаимодействовали между собой капли во время слияния и то, как на их поведение влияла форма споры. В частности, после того, как капли сливаются и теряют поверхностную энергию, объединенная капля начинает двигаться по плоской грани споры, заставляя ее двигаться в том же направлении.

В настоящих грибах плоская грань спор вытянута в том же направлении, что и нити стеригмы, благодаря чему все споры всегда "выстреливают" в одном и том же направлении, подобно залпу пушек. Это помогает им максимально эффективно распространяться по окружающей среде и не мешать жить "родительскому" грибу.  Кроме того, подобная "направленная" работа споровых пушек помогает некоторым видам грибов, "зомбирующих" муравьев и других насекомых, нацеливаться на муравейники и популярные маршруты миграции будущих жертв.