Tartu Ülikoolis kaitstud bioökoloogia bakalaureusetöös tehtud uuringute ja hiljem avaldatava artikli kohaselt on seenteniidistikul võimekus juhtida erinevate organismide vahelist toidu- ja infovõrku. Artikli peaautor Hana Geara, kes jätkab oma magistriõpinguid Amsterdami Ülikoolis geoökoloogias, võrdles seeneniidistikku looduse superarvuti algega. 

Seeneelektri jälil

"Tartu Ülikoolis on uuritud aastaid seente molekulaarsete meetoditega ja tuvastatud ligi 900 000 uut seeneliiki, kuid filamentsete seente füsioloogiat Tartus otseselt ei uurita," kirjeldas Hana Geara. Uurimislüngast ja Bristoli Ülikooli teadlase Andrew Adamatzky seeneelektri katsetustest seeneelektriga ja seenarvutite ideest tekkis Gearal huvi uurida mütseeli ehk seeneniidistiku elektrofüsioloogiat.

"Võib-olla oleks lahe see vahelüli olla, et bioloogid ja pehmerobootikud saaksid mingisugust koostööd teha," lisas Geara. 

Teadustöö raames jälgis Geara kolleegidega kontrollitud tingimustes austerserviku (Pleurotus ostreatus) kasvamist ühest anumast teise läbi õhu ja mõõtis selle vältel seene elektrilisi impulsse 19 päeva jooksul. 

"Hüüfid on täidetud tsütoplasmaga, milles on erinevad ioonid. Seene elutegevuse käigus liiguvad ioonid piki hüüfe ja seda laetud osakeste liikumist nimetataksegi seeneelektriks. Seeneniidistikes levivad elektriimpulsid sarnanevad inimese närvirakkudes levivatele närviimpulssidele, kuid laengut kandjad ioonid on erinevad," täpsustas Geara.

Hüüfide kaudu edastas seen elutegevuseks vajalikke ioone ja toitaineid. Selle tulemusena hakkas koos ainevahetusega vahetult liikuma seenes "elekter", mis edastas koos energia ja ioonidega informatsiooni.

Kuidas seeneelektrit uuriti?

Võrreldes varasemate uuringutega ei kasutanud teadlased uurimistöös tänu loodud metoodikale invasiivseid mõõtevahendeid. Teisisõnu ei teinud nad seenele viga ega häirinud sellega seene elutegevust. Katseülesehitus koosnes kahest juhtiva agariga täidetud ja elektroodidega varustatud elektriliselt isoleeritud anumast. Austerservikul lasti kasvada ühest anumast teise sillana läbi õhu ja sulgeda sellega vooluring.

Elektri olemasolu viitas ioonide liikumisele ja seeläbi seene elutegevusele. "Oluline oli mõõtmistulemustes eristada signaalid ja müra ning otsustada, kas ka müra võiks olla signaal millestki huvi pakkuvast," sõnas Geara.

Mõõtmiste signaalis tuvastasid Geara kolleegidega elektrilise potentsiaali tsüklilise muutumise 30-tunnise perioodiga. Muutused müratugevuses vastasid moodustunud seensilla juhtivusele: algselt vähestest hüüfidest moodustunud seensild ja 19. päeva lõpuks kuivanud seensild juhtisid elektrit kehvasti. Müra oli märksa suurem elujõulistest hüüfidest moodustunud tiheda silla puhul nähtavast mürast.

Selline sild kujutab võimalikku vahendit elutegevusprotsesside tuvastamiseks ja  mõõta nii seeneniidistikus endas kui ka  taimede vahel. Geara arvates on seene elutegevuse protsesside mõõtmine seenesilla kaudu oluline, et mõista paremini mullas silma eest peidetud seeneniidistikku ja taimedevahelisi ühendusi.

Elektri olemasolu viitas pidevale ioonide vahetusele ja rakkude tsütoplasma liikumisele. "Oluline oli aru saada, mis signaale seen tekitas ja kas signaalide ümber olev müra ka midagi tähendab," sõnas Geara. Seen kordas sarnaste sagedustega signaale tsükliliselt 30 tunni järel. Katse lõpus oli selge, et tugevate signaalide hääbudes tugevnes müra. "Me ei tea, mida see müra tähendab, kuid sellel on seenele mingi tähendus," täheldas Geara. 

Samuti tekitas seen teise anumasse kasvades omamoodi seenesilla, mis jagas anumate vahel hüüfide kaudu ioone ja toitaineid. Sama sild võimaldab neid protsesse mõõta nii seeneniidistikus endas kui ka tulevikus taimede vahel. Geara arvates olid protsesside nähtavus seenesilla kaudu oluline, et mõista paremini mullas nähtamatuna näivat seeneniidistikku ja taimedevahelisi ühendusi.

Praktilised rakendused

Viimasel kümnendil on kogunud maailmas populaarsust täppispõllumajandus, kus sensorite ja tarkvara abil andmeid kogudes ja analüüsides proovitakse taimedele anda täpselt seda, mida neil vaja on, et optimeerida saagikust ja põllumajandusliku tegevuse jätkusuutlikkust.

Seensild võiks olla kontaktpunkt maa-aluse seenevõrgustikuga – kontaktpunkt taimede interneti häkkimiseks. "Lisaks sümbioossete seente loomuomasele võimekusele varustada taimi erinevate toitainetega, nagu lämmastik, fosfor, vitamiinid, võiks seened kui sensorid anda infot põllu tervise kohta. Teisest küljest lähenedes võiks seentele  "käske andes" vähendada väetiste kasutust, jaotada toitaineid mullas strateegilisemalt ja miks mitte, suunata ka teiste signaalide kaudu taimede tegevus," arvas Geara.

Sarnaseid teemasid kuuleb üha sagedamini ka rahvusvahelistel konverentsidel.. Koos infotehnoloogiliste rakenduste otsimisega tehakse rohkem ka bioloogilisi ja biohübriidseid uuringuid. Nii on eelmainitud uurimistöö vastu võetud konverentsile Living Machines 2023 Itaalias, Genovas.

Geara täheldas, et seened suudavad täita vahendaja rollis erinevate organismide vahel. Selle tulemusena oleksid seentele juhiseid andes juhitavad ka teised organismid. "Biohübriidselt arvutiga ühendatud seen avab täiesti uued praegu veel natuke utoopilised tunduvad võimalused maa-aluse elu paremaks mõistmiseks ja mõjutamiseks," lisas Geara.

Võimalikud jätku-uuringud

Praegu on veel Geara sõnul lahtine, kas ta jätkab magistriastmes sama teemaga, ent tunneb teema vastu huvi. "Seenevõrgustikud pakuvad huvi paljudes valdkondades pehmerobootikas, ruumiplaneerimises, aga ka majandusteadustes, näiteks on tugevaid paralleele tõmmatud turumajanduse aluste ja seen-taim sümbioossetes ühendustes toimuva ainevahetuse vahel," sõnas Geara.

Kuigi huvi teema vastu on Geara sõnul suur, on järgmise töö teemapüstitus on lahtine. Seente Geara kutsub ülesse rohkem seeni uurima, sest uurimist ja avastamist on veel väga palju.