Opracowaliśmy elektrodę elektrochemiczną dla stabilnej łączności ze strukturą grzybni oraz stos komunikacyjny do przesyłu i analizy sygnałów przez żywe sieci grzybów.
Przedmiotem tego projektu badawczego jest opracowanie elektrody elektrochemicznej zapewniającej stabilną, profilowaną łączność ze strukturą grzybni, a także stosu komunikacyjnego do transmisji i oceny pozyskanych sygnałów.
W pierwszym kroku zaprojektowaliśmy i wykonaliśmy elektrodę nadającą się do kontaktu z masą grzybni grzybów. Konstrukcja zawierała przewodniki z materiałów obojętnych (z wykorzystaniem nanorurek węglowych), które delikatnie wprowadziliśmy do podłoża zawierającego aktywnie rosnącą grzybnię. Ważne było zapewnienie jak najlepszego kontaktu elektrody z włóknami grzybni przy minimalnym uszkodzeniu struktury biologicznej i stabilności sygnału. Na podstawie wcześniejszych badań zwracaliśmy uwagę na głębokość wprowadzenia, rozstaw elektrod i wilgotność podłoża, ponieważ przewodność elektryczna grzybni znacząco zmienia się z wilgotnością.
Po implantacji elektrod do wybranego podłoża grzybni (np. na medium lignocelulozowym) wykonaliśmy wstępne testy pomiarów potencjałów elektrycznych i odpowiedzi na bodźce. Stwierdziliśmy, że przy określonych impulsach zewnętrznych (zmiana wilgotności, dodanie wody, kontakt mechaniczny) grzybnia reaguje zmianą napięcia lub pulsami — zgodnie z badaniami pokazującymi, że żywe grzybnie reagują sygnałami elektrycznymi na bodźce fizyczne i chemiczne. Intensywnie pracujemy nad interpretacją tych sygnałów i ich wykorzystaniem do zrozumienia procesów elektrochemicznych w biologicznych strukturach grzybni i powiązanych organizmach (np. roślinach).
Krytycznym krokiem był transfer danych. Zdefiniowaliśmy prosty protokół danych — serię impulsów binarnych oraz sekwencję amplitud sygnału analogowego — generowanych przez generator podłączony do elektrody w grzybni, przy jednoczesnym próbkowaniu sygnału wyjściowego z sieci grzybni przez drugą elektrodę.
Kolejnym ważnym aspektem była niezawodność transmisji: musieliśmy optymalizować szerokość i zasięg impulsów, rozstaw elektrod, wilgotność podłoża oraz monitorować warunki wyzwalania (np. czy grzybnia nie jest zbyt sucha). Powyżej pewnego progu wysuszenia aktywność elektryczna spada, a transmisja staje się mniej niezawodna.
Podsumowując, z powodzeniem opracowaliśmy elektrodę umożliwiającą podłączenie do grzybni grzybów mikoryzowych i wykorzystanie jej jako (przynajmniej eksperymentalnego) medium danych. Choć transmisja nie była wysokoprzepustowa i pozostają liczne wyzwania techniczne — stabilność, skalowalność, odporność w warunkach zewnętrznych — eksperyment pokazuje obiecującą drogę „elektronicznej” interakcji z biologicznymi sieciami grzybów. W przyszłości to podejście może rozwinąć się w zintegrowane systemy biosensoryczne monitorujące stan roślin lub gleby, lub w inne sztuczne sieci bioelektryczne oparte na grzybni.
Artykuł będziemy uzupełniać.
Zainteresował Państwa ten temat? Napiszcie do nas.