Articles

Planter snakker med hverandre ved hjelp av et internett av sopp

Det er en informasjonsmotorvei som øker samspillet mellom en stor, mangfoldig befolkning av individer. Det tillater personer som kan være vidt atskilt for å kommunisere og hjelpe hverandre ut. Men det tillater dem også å begå nye former for kriminalitet.

Nei, vi snakker ikke om internett, vi snakker om sopp. Mens sopp kan være den mest kjente delen av en sopp, består de fleste av kroppene av en masse tynne tråder, kjent som mycelium. Vi vet nå at disse trådene fungerer som en slags underjordisk internett, som knytter røttene til forskjellige planter. Det treet i hagen din er sannsynligvis koblet til en busk flere meter unna, takket være mycelia.

Jo Mer vi lærer om disse underjordiske nettverkene, desto mer må våre ideer om planter endres. De sitter ikke bare stille og vokser. Ved å koble til soppnettverket kan de hjelpe sine naboer ved å dele næringsstoffer og informasjon-eller sabotere uvelkomne planter ved å spre giftige kjemikalier gjennom nettverket. Denne «wood wide web», det viser seg, selv har sin egen versjon av nettkriminalitet.

rundt 90% av landplanter er i gjensidig fordelaktige forhold med sopp. Det 19. århundre tyske biologen Albert Bernard Frank innførte ordet «mycorrhiza» for å beskrive disse partnerskap, der soppen koloniserer røttene av planten.

Sopp Har blitt kalt ‘Jordens naturlige internett’

i mycorrhizal foreninger, planter gi sopp med mat i form av karbohydrater. I bytte hjelper soppene plantene til å suge opp vann, og gi næringsstoffer som fosfor og nitrogen, via mycelia. Siden 1960-tallet har det vært klart at mycorrhizae hjelper individuelle planter å vokse.

Soppnettverk øker også vertsplantenes immunsystem. Det er fordi når en sopp koloniserer røttene til en plante, utløser den produksjon av forsvarsrelaterte kjemikalier. Disse gjør senere immunsystemresponser raskere og mer effektive, et fenomen som kalles «priming». Bare å plugge inn i mycelial nettverk gjør planter mer resistente mot sykdom.

men det er ikke alt. Vi vet nå at mycorrhizae også forbinder planter som kan være vidt skilt. Svampekspert Paul Stamets kalte dem «Jordens naturlige internett» i EN 2008 TED talk. Han hadde først ideen på 1970-tallet da han studerte sopp ved hjelp av et elektronmikroskop. Stamets la merke til likheter mellom mycelia OG ARPANET, DET amerikanske Forsvarsdepartementets tidlige versjon av internett.Filmfans kan bli påminnet Om James Camerons Avatar fra 2009. På skogmånen hvor filmen finner sted, er alle organismer forbundet. De kan kommunisere og kollektivt administrere ressurser, takket være «en slags elektrokjemisk kommunikasjon mellom trærens røtter». Tilbake i den virkelige verden ser det ut til at det er noe sannhet i dette.

det har tatt flere tiår å sette sammen hva sopp internett kan gjøre. Tilbake i 1997 Fant Suzanne Simard fra University Of British Columbia I Vancouver en av de første bevisene. Hun viste At Douglas gran og papir bjørk trær kan overføre karbon mellom dem via mycelia. Andre har siden vist at planter kan utveksle nitrogen og fosfor også, med samme rute.

disse plantene er egentlig ikke individer

Simard mener nå store trær hjelpe små, yngre bruker sopp internett. Uten denne hjelpen tror hun at mange frøplanter ikke ville overleve. I 1997 – studien fikk frøplanter i skyggen – som sannsynligvis vil være mangel på mat-mer karbon fra donortrær.»disse plantene er egentlig ikke individer i den forstand At Darwin trodde de var individer som konkurrerer om overlevelse av de sterkeste,» Sier Simard I 2011-dokumentarfilmen Do Trees Communicate? «Faktisk samhandler de med hverandre, prøver å hjelpe hverandre å overleve.»det er imidlertid kontroversielt hvor nyttig disse næringsoverføringene egentlig er. «Vi vet sikkert at det skjer, men det som er mindre klart er i hvilken grad det skjer,» Sier Lynne Boddy Fra Cardiff University i STORBRITANNIA.Mens det argumentet raser videre, har andre forskere funnet bevis på at planter kan gå en bedre og kommunisere gjennom mycelia. I 2010 Fant Ren Sen Zeng Fra South China Agricultural University I Guangzhou at når planter er festet av skadelige sopp, slipper de kjemiske signaler inn i mycelia som advarer sine naboer.

Tomatplanter kan ‘tyvlytte’ på forsvar svar

Zeng team vokste par tomatplanter i potter. Noen av plantene fikk lov til å danne mycorrhizae.

Når soppnettene hadde dannet seg, ble bladene av en plante i hvert par sprøytet Med Alternaria solani, en sopp som forårsaker tidlig blight sykdom. Lufttette plastposer ble brukt for å forhindre kjemisk signalering over bakken mellom plantene.

etter 65 timer prøvde Zeng å infisere den andre planten i hvert par. Han fant at de var mye mindre sannsynlig å få blight, og hadde betydelig lavere skader når de gjorde det, hvis de hadde mycelia.»vi foreslår at tomatplanter kan «avlytte» på forsvarsresponser og øke deres sykdomsresistens mot potensielt patogen, » skrev Zeng og hans kolleger. Så ikke bare tillater mycorrhizae planter å dele mat, de hjelper dem med å forsvare seg.

det er ikke bare tomater som gjør dette. I 2013 Viste David Johnson Fra University Of Aberdeen og hans kolleger at brede bønner også bruker soppnett for å plukke opp forestående trusler – i dette tilfellet sultne bladlus.Johnson fant at brede bønneplanter som ikke var under angrep av bladlus, men var koblet til de som var via soppmycelia, aktiverte deres anti-bladlus kjemiske forsvar. De uten mycelia gjorde det ikke.»Noen form for signalering foregikk mellom disse plantene om plantelevende av bladlus, og disse signalene ble transportert gjennom mycorrhizal mycelial nettverk,» sier Johnson.

men akkurat som det menneskelige internett har soppinternettet en mørk side. Vår internett undergraver personvernet og forenkler alvorlig kriminalitet-og ofte, lar datavirus å spre seg. På samme måte betyr planters soppforbindelser at de aldri er helt alene, og at ondsinnede naboer kan skade dem.

for en ting stjeler noen planter fra hverandre ved hjelp av internett. Det er planter som ikke har klorofyll, så i motsetning til de fleste planter kan de ikke produsere sin egen energi gjennom fotosyntese. Noen av disse plantene, som phantom orchid, får karbonet de trenger fra nærliggende trær, via mycelia av sopp som begge er koblet til.

andre orkideer stjeler bare når det passer dem. Disse «mixotrofene» kan utføre fotosyntese, men de «stjeler» også karbon fra andre planter ved hjelp av soppnettverket som forbinder dem.

det høres kanskje ikke så ille ut. Imidlertid kan plantekriminalitet være mye mer uhyggelig enn litt smålig tyveri.Planter må konkurrere med sine naboer om ressurser som vann og lys. Som en del av den kampen, noen slipper kjemikalier som skader sine rivaler.

Denne «allelopati» er ganske vanlig i trær, inkludert acacias, sukkerbær, Amerikanske sycamores og flere Arter Av Eukalyptus. De frigjør stoffer som enten reduserer sjansene for at andre planter blir etablert i nærheten, eller reduserer spredningen av mikrober rundt sine røtter.

Skeptiske forskere tviler på at allelopati hjelper disse uvennlige plantene mye. Sikkert, sier de, de skadelige kjemikaliene ville bli absorbert av jord, eller brutt ned av mikrober, før de kunne reise langt.Men kanskje planter kan komme seg rundt dette problemet, ved å utnytte underjordiske soppnett som dekker større avstander. I 2011 satte Kjemisk økolog Kathryn Morris og hennes kolleger seg for å teste denne teorien.

Morris, tidligere Barto, vokste gylne marigolds i beholdere med mycorrhizal sopp. Pottene inneholdt sylindere omgitt av et nett, med hull som var små nok til å holde røttene ute, men store nok til å slippe inn mycelia. Halvparten av disse sylindere ble slått regelmessig for å stoppe sopp nettverk vokser i dem.

teamet testet jorda i sylinderene for to forbindelser laget av marigolds, noe som kan bremse veksten av andre planter og drepe nematode ormer. I sylinderne hvor soppene fikk lov til å vokse, var nivåene av de to forbindelsene 179% og 278% høyere enn i sylindere uten sopp. Det tyder på at mycelia virkelig transporterte toksinene.

teamet vokste deretter salatplanter i jorden fra begge settene av beholdere. Etter 25 dager veide de som vokste i den mer toksinrike jorden 40% mindre enn de i jord isolert fra mycelia. «Disse forsøkene viser at soppnettverkene kan transportere disse kjemikaliene i høye nok konsentrasjoner for å påvirke planteveksten,» sier Morris, som nå er basert På Xavier University I Cincinnati, Ohio.

som svar har noen hevdet at kjemikaliene kanskje ikke fungerer så godt utenfor laboratoriet. Så Michaela Achatz Fra Berlin Free University i Tyskland og hennes kolleger så etter en lignende effekt i naturen.Et av de best studerte eksemplene på allelopati er Det Amerikanske sorte valnøtttreet. Det hemmer veksten av mange planter, inkludert stifter som poteter og agurker, ved å frigjøre et kjemikalie kalt jugalone fra bladene og røttene.Achatz og hennes team plasserte potter rundt valnøtttrær, hvorav noen soppnett kunne trenge inn. Disse pottene inneholdt nesten fire ganger mer jugalone enn potter som ble rotert for å holde ut soppforbindelser. Røttene til tomatplanter plantet i jugalenrik jord veide i gjennomsnitt 36% mindre.

Noen spesielt listige planter kan til og med endre sminke av nærliggende soppsamfunn. Studier har vist at spotted knapweed, slank vill havre og myk brome kan alle forandre soppens sminke av jord. Ifølge Morris kan dette tillate dem å bedre målrette rivaliserende arter med giftige kjemikalier, ved å favorisere veksten av sopp som de begge kan koble til.

Dyr kan også utnytte sopp internett. Noen planter produserer forbindelser for å tiltrekke vennlige bakterier og sopp til sine røtter, men disse signalene kan bli plukket opp av insekter og ormer på jakt etter velsmakende røtter å spise. I 2012 foreslo Morris at bevegelsen av disse signalkjemikaliene gjennom soppmycelia kan utilsiktet annonsere plantens tilstedeværelse til disse dyrene. Hun sier imidlertid at dette ikke har blitt demonstrert i et eksperiment.som et resultat av dette voksende bevismaterialet har mange biologer begynt å bruke begrepet «wood wide web» for å beskrive kommunikasjonstjenestene som sopp gir til planter og andre organismer.»disse soppnettverkene gjør kommunikasjon mellom planter, inkludert de av forskjellige arter, raskere og mer effektive,» sier Morris. «Vi tenker ikke på det fordi vi vanligvis bare kan se hva som er over bakken. Men de fleste plantene du kan se er koblet under bakken, ikke direkte gjennom sine røtter, men via deres myceliale forbindelser.»soppinternettet eksemplifiserer en av de store leksjonene i økologi: tilsynelatende separate organismer er ofte forbundet, og kan avhenge av hverandre. «Økologer har kjent for en stund at organismer er mer sammenkoblede og gjensidig avhengige,» sier Boddy. Wood wide web synes å være en viktig del av hvordan disse tilkoblingene danner.