真菌改变世界的5种方式:从净化水到分解塑料

A group of mushrooms pictured poking out of the grass.
Funghi can be used for paper, water filters and antibiotics.Image: Unsplash/Thomas Millot
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  • 科学研究发现,真菌具有多种有益特性。

  • 这些特性包括可将其制成泡沫、用作有效的水过滤材料,以及作为抗生素的活性成分。

  • 真菌还可以通过一种广受关注的技术——真菌修复,帮助清理受污染的工业场地。

真菌——科学研究的宝库?没错,一篇发表于《生物技术趋势》期刊的综述指出了这一点。你或许觉得蘑菇与可持续发展的披风英雄相去甚远。但不妨再想一想。

许多人都听说过真菌在制造更可持续的皮革替代品方面发挥的作用。阿马杜由真菌子实体制成的纯素皮革,已有约5,000年的历史。

近来,菌丝体皮革替代品也崭露头角。这类材料由菌丝体制成。菌丝体是一种类似根系的结构,会在枯木中或蘑菇下方的土壤里蔓延。

你或许还知道,真菌帮助我们制作许多发酵食品和饮品,如啤酒、葡萄酒、面包、酱油和天贝。许多广受欢迎的纯素蛋白产品,包括Quorn,其实只是调味后的真菌菌丝体团块。

但真菌为何如此多才多用?它们还能做些什么?

既蓬松又柔韧

真菌生长提供了一种成本低、简单且环保的方式,可将农业副产品(如稻壳、小麦秸秆、甘蔗渣和糖蜜)黏结成可生物降解且碳中和的泡沫材料。

真菌泡沫正日益成为广受欢迎的可持续包装材料;宜家已表示承诺使用这类材料。

真菌泡沫还可用于建筑业,制作隔热材料、地板和墙板。研究表明,在隔音和隔热性能方面,真菌泡沫足以与商业材料有力竞争。

硬质和柔性真菌泡沫在建筑领域有多种用途。Image: 米切尔·P·琼斯

此外,在这些泡沫中加入玻璃细料等工业废弃物(即碎玻璃),可以提高其耐火性。

只分离出菌丝体,还能制成更柔韧、更具海绵质感的泡沫,可用于面部海绵、人工皮肤、墨水和染料载体、鞋垫、轻质隔热填充材料、缓冲材料、软装和纺织品等产品。

不来自树木的纸?其实是几丁质

对于其他产品而言,关键在于真菌的组成。真菌菌丝含有几丁质:这种非凡的聚合物也存在于蟹壳和昆虫外骨骼中。

几丁质具有纤维状结构,与木材中的纤维素相似。因此,真菌纤维可以像造纸一样加工成片材。

当拉伸时,真菌纸比许多塑料更坚韧,与同等厚度的某些钢材相比也相差不远。我们尚未测试它在不同受力条件下的性能。

通过选用特定真菌物种或蘑菇的不同部位,可以让真菌纸的强度转变为类似橡胶的柔韧性。纸张的透明度也可以用同样的方式调整。

不同真菌和蟹壳制成的纸片。Image: 万·纳瓦维

在富含矿物质的环境中培育真菌,会使真菌天然具备耐火性,因为它会吸收不可燃矿物质并将其纳入自身结构。再加上水不会浸润真菌表面,而是从上面滚落,这就制成了相当实用的纸张。

净化污水的清晰方案

有人或许会问:既然我们已经用木材造纸,为什么还要用真菌纸?这就要说到几丁质的其他有趣特性——更准确地说,是其衍生物壳聚糖的特性。

壳聚糖是几丁质经酸或碱处理后发生化学改性而成的物质。只需几个简单步骤,真菌纸便能获得一系列全新的用途。

例如,壳聚糖带电,可以用来吸引重金属离子。那么,如果将它与精细复杂的菌丝网络结合起来,形成足以阻止固体、细菌乃至病毒(病毒比细菌小得多)通过的结构,会有什么效果?

由此得到的是一种环保膜,具有出色的净水性能。在我们的研究中,我和同事发现,这种材料稳定、易于制备,而且适用于实验室过滤。

这项技术尚未商业化,但在减少合成过滤材料对环境的影响,以及为缺乏安全饮用水的地区提供更安全的饮水方面,前景尤为可观。

蘑菇与现代医学

或许更有趣的是,壳聚糖具有巨大的生物医学潜力。真菌材料已被用于制作具有主动促进伤口愈合特性的敷料。

这些敷料目前尚未上市,但已被证实具有抗菌作用,能够止血,并促进细胞增殖和黏附。

真菌酶还可用于对抗导致蛀牙的细菌、增强漂白效果,并分解造成口臭的化合物。

此外,真菌在抗生素生产中的作用也广为人知。由青霉属真菌制成的青霉素是一项科学突破,拯救了数百万人的生命,并成为现代医疗保健的重要组成部分。

许多抗生素仍由真菌或土壤细菌生产。在抗生素耐药性日益加剧的时代,基因组测序终于使我们能够发现真菌在生产未来抗生素方面尚未开发的潜力。

蘑菇修复环境

真菌可以通过修复现有环境损害,在可持续发展方面发挥巨大作用。

例如,它们可以通过一种广受关注的技术——真菌修复,帮助清理受污染的工业场地,还能分解或吸收油类、污染物、毒素、染料和重金属。

它们还可以堆肥处理某些合成塑料,例如聚氨酯。这一过程中,塑料被埋入受控土壤,降解时产生的副产物则由特定真菌消化。

这些非凡的生物甚至可以帮助提炼生物燃料。至于我们是否会更进一步,使用真菌棺材将遗体分解成植物所需的养分——那就留待改日再议。

但有一点可以肯定:真菌无疑有潜力用于各种用途,而我们才刚刚开始认识这些可能性。

它可能是你喝的啤酒、下一餐、抗生素、新款仿皮包,或送到你手中的包装——谁也说不准,平凡的蘑菇明天会以何种面貌出现。

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