«Первоначальные инженеры природы»: ученые исследуют удивительный потенциал грибов | Грибы

ФСнаружи он выглядит как обычный подгузник – один из десятков миллиардов, которые каждый год оказываются на свалке. Но у подгузников Hiro есть необычный спутник: пакетик с лиофилизированными грибами, которыми можно посыпать мутные выделения ребенка.

Идея состоит в том, чтобы запустить каталитический процесс, в ходе которого весь подгузник – пластик и все остальное – превратится в компост в течение года.

Хиро был одним из нескольких нововведений, признанных на этой неделе Будущее за грибамикоторый чествует новаторские инновации с использованием грибов для решения некоторых из наиболее насущных экологических проблем планеты.

Несколько сил объединяются, чтобы привлечь внимание к грибам, сказал профессор Эндрю Адамацкий из Университета Западной Англии в Бристоле, который исследует, могут ли грибы быть включены в нетрадиционные вычислительные схемы.

«Во-первых, люди начинают понимать, что грибы — это не растения и не животные, а их собственное обширное и практически неизведанное царство с необычайными биологическими способностями», — сказал он. “Во-вторых, практические демонстрации – грибная упаковка, грибковая кожа, грибковая изоляция и даже грибковая электроника – показали, что эти организмы могут заменить или дополнить многие промышленные материалы. В-третьих, мы сталкиваемся с неотложными глобальными проблемами: отходами, загрязнением, потерей биоразнообразия и климатическим стрессом.

“Грибы процветают в средах, которые люди считают суровыми или грязными, и они могут превращать малоценные ресурсы во что-то полезное. Это своевременные организмы с именно теми свойствами, которые нам сейчас нужны”.

Центральное место в этом обещании занимает мицелий: нитевидная сеть, образующая основную часть гриба. Его можно вырастить в прочные и легкие материалы, используя лишь сельскохозяйственные отходы, а некоторые виды выделяют мощные ферменты, способные расщеплять древесину, нефтеподобные соединения и различные пластмассы.

Эта двойная способность – строить структуры и переваривать сложные молекулы – делает грибы необычайно универсальными. Мицелий можно выращивать в строительные материалы, превращать в биоразлагаемую пену, использовать для очистки загрязненной окружающей среды или использовать в качестве биологических фабрик для синтеза химических веществ.

Мягкий пластик обычно разлагается столетиями, но цель Хиро — сократить этот процесс до 12 месяцев, внедрив в пластик запатентованную смесь грибов, которая активируется в ответ на влагу из выделений младенцев. По словам основателя и генерального директора Hiro Мики Агравала, грибы успешно растут на свалках с низким содержанием кислорода и выделяют ферменты, которые быстро переваривают углеродную основу пластика, не оставляя после себя микропластика.

«На данный момент мы показали, что можем сделать это в нашей лаборатории менее чем за шесть месяцев, и теперь мы тестируем подгузники в условиях, моделирующих свалку в естественной среде», — сказал Агравал.

Ученые сходятся во мнении, что такой подход правдоподобен – до определенного момента. “Грибки обладают способностью разрушать некоторые пластмассы, особенно полиуретан, пластмассы на основе полиэстера и некоторые композитные материалы. В лаборатории это работает хорошо и продолжает улучшаться”, – сказал Адамацки. “Однако полиэтилен и полипропилен остаются устойчивыми. Некоторые грибы могут медленно разрушать их, но темпы в настоящее время слишком медленны для восстановления свалок в промышленных масштабах”.

Пластмассы — это лишь одна из областей, на которых развиваются грибки. Два лауреата премии этого года – Michroma и Mycolever – стремятся превратить грибы в живые химические фабрики, производящие более экологичные альтернативы добавкам нефтехимического происхождения, включая натуральные пищевые красители и эмульгаторы, используемые в косметике и туалетных принадлежностях. Традиционные версии часто являются углеродоемкими или основаны на экологически вредных цепочках поставок; грибковое брожение предлагает более чистый и гибкий путь.

Частично эта гибкость обеспечивается самими грибами. В то время как бактерии и дрожжи часто нуждаются в генной инженерии для создания новых химических веществ, более широкое царство грибов предлагает гораздо более широкий природный репертуар, который может вообще не требовать или требовать лишь минимальной инженерии.

“За последние несколько десятилетий мы выяснили, что на этой планете существует около 5,1 миллиона видов грибов. Достижения в области технологий также позволили ученым секвенировать многие из них, а это означает, что мы знаем гораздо больше о том, что они делают – и мы поняли, что они способны на очень многое”, – сказала Бритта Винтерберг, генеральный директор и основатель компании Mycolever, которая использует грибы для синтеза эмульгатора для продуктов личной гигиены.

пропустить прошлую рекламную рассылку

после продвижения информационного бюллетеня

Более сложный метаболизм грибов также позволяет им производить более сложные соединения. «Нитчатые грибы по своей природе являются сильными производителями сложных вторичных метаболитов, включая многие из самых ярких пигментов в мире», — сказал Рики Кассини, генеральный директор компании Michroma, которая использует их для производства натуральных пищевых красителей. «Их врожденная способность выделять метаболиты упрощает последующую обработку и делает их идеальными для производства пищевых красителей с производительностью, необходимой для промышленности».

И в отличие от дрожжей и бактерий, которым обычно необходимы строго контролируемые условия, многие грибы менее требовательны. «Они растут на дешевых, малоценных субстратах — опилках, соломе, картоне, побочных продуктах сельского хозяйства — и часто переносят загрязнение, которое может уничтожить бактериальные культуры», — сказал Адамацкий.

Еще одно новое применение основано на естественных термостойких свойствах мицелия. «Клеточные стенки грибов содержат материалы, которые могут противостоять теплу, что потенциально делает их пригодными для противопожарной защиты или изоляции — как для изоляции домов, изолирующих упаковочных материалов, так и для борьбы с реальными пожарами», — сказал доктор Ясир Турки. Его базирующаяся в Иордании компания Metanovation разрабатывает противопожарную пену на основе мицелия, которая, в отличие от синтетических пен, которые часто выщелачивают в почву «вечные химикаты» ПФАС, может выращиваться на отходах и естественным образом разлагаться после использования.

Одним из наиболее интригующих направлений является использование грибов в сенсорике и электронике – идея, которая может показаться научной фантастикой, но уже исследуется в лабораториях.

Исследователи показали, что материалы, наполненные живым мицелием, могут вести себя как простые электронные детали: они могут пульсировать, как крошечные генераторы, кратковременно хранить сигналы, как конденсаторы, и фильтровать информацию, как это делают базовые схемы. Выращенные в ткани или пенопласт, они также реагируют на свет, давление и химические вещества, что повышает вероятность того, что живые датчики будут расти, самовосстанавливаться, постоянно приспосабливаться к окружающей среде и биоразлагаться, когда они больше не нужны.

Группа Адамацкого входит в число тех, кто экспериментирует с электрическим поведением мицелиальных сетей. «В лаборатории мы можем записывать естественные электрические импульсы мицелия и использовать их в биосенсорстве, мягкой робототехнике или нетрадиционных вычислениях», — сказал он. «Немногие биологические системы настолько многофункциональны».

Полномасштабная грибковая электроника пока остается спекулятивной. Но цель Future is Fungi Awards — ускорить именно такие инновации на ранней стадии. «Эта награда существует для поддержки самых смелых провидцев, превращающих науку о грибах в системные изменения», — сказала Сюзанна Глёрсен, генеральный директор-основатель. “Грибы — оригинальные инженеры природы. Мы просто даем им платформу, которую они заслуживают”.

Тем не менее, какими бы необычными ни были грибы, Адамацкий предостерег от предположения, что они могут – или должны – заменить любую традиционную технологию. «При правильном использовании грибы становятся мощными союзниками», — сказал он. «Эти организмы могут сделать промышленность более устойчивой, создать новые материалы и помочь в восстановлении окружающей среды, но они должны быть частью более широкого технологического и социального сдвига».

Самостоятельно компостируемые подгузники могут стать небольшим шагом на пути к этой цели. Но их развитие также указывает на более широкую истину: в поисках решений рукотворных проблем некоторые из них, возможно, уже тихо плетутся под нашими ногами.