Революція міцелію на нас чекає

Це гриб, з якого виготовляються гриби, але він також може виробляти все - від пластмас до м’яса на рослинній основі до риштування для зростаючих органів - і багато іншого

"data-newsletterpromo_article-image =" https://static.sciachingamerican.com/sciam/cache/file/CF54EB21-65FD-4978-9EEF80245C772996_source.jpg "data-newsletterpromo_article-button-text =" Зареєструватися "data-newsletterpromo_art button-link = "https://www.sciachingamerican.com/page/newsletter-sign-up/?origincode=2018_sciam_ArticlePromo_NewsletterSignUp" name = "articleBody" itemprop = "articleBody">

Люди використовували силу дріжджів протягом тисячоліть. Ці гриби дозволяють бродінню, молекулярному процесу, завдяки якому живі клітини зазвичай перетворюють цукор або крохмаль у більш складні молекули або хімічні речовини. Відкрита 10 тис. Років тому, технологія рідкого бродіння - від медовини до пива до міцних напоїв - і твердого бродіння - хліба та сиру - допомогла людству швидко прискорити шлях еволюції та прогресу.

Швидко вперед 9 950 років. Близько трьох десятиліть тому люди застосували потенціал рідкого бродіння для створення ліків. У 1978 р. Артур Ріггс та Кейіті Ітакура випустили перший біосинтетичний інсулін, використовуючи E. coli як одноклітинний завод. Прозріння про те, що одноклітинні бактерії та дріжджі є цукровими мікрофабриками, які можуть бути використані для синтезу нових сполук, є одним із найпотужніших відкриттів за останні 100 років.

З тих пір, як відбулося це революційне розуміння, наука була присвячена розумінню, культивуванню та, зрештою, перепрограмуванню одноклітинних організмів, таких як дріжджі, бактерії та водорості, і ми використовуємо цей процес для створення більш рятувальних препаратів, палива на біологічній основі, такого як кукурудзяний етанол, аромати та зростаючий набір дрібних біологічних молекул. Рідке бродіння в даний час є галуззю виробництва на 150 мільярдів доларів і швидко зростає: багато продуктів, які ми сьогодні використовуємо, переходять із хімічних заводів на біологічні ферментатори.

Але клітини можуть зробити багато, набагато більше, ніж виробляти сполуки. Рослини, тварини та гриби утворюють молекули та збирають їх у великі структури. Ми можемо побачити це у власних тілах: наші клітини будують кістки, шкіру та органи - включаючи мозок людини, найпотужніший суперкомп’ютер на Землі. Це поєднання 1) створення невеликих молекул і 2) складання їх у структури, що надає природній технології її чудодійні властивості. Це те, що дозволяє рослині захоплювати фотон від сонця і генерувати ягоду або яблуко - по-жартівливому [там чудовий британізм!] Точні та складні поєднання матеріалів.

Наші власні спроби наслідувати потенціал природотворчої структури дотепер залежали від таких технологій 20 століття, як екструзія та відведення тепла, процеси, що жорстоко впливають на малі молекули, створюючи сирі полімеризовані структури. Врешті-решт завдяки цим процесам ми отримуємо продукти, які значно поступаються оригіналам природи - штукатурка порівняно зі шкірою, ДСП в порівнянні з деревом та синтетичним текстилем, щоб назвати декілька. Без здатності природи до мікрозбірки втрачаються найкращі властивості природних матеріалів.

Введіть міцелій. Міцелій схожий на дріжджі (обидва - це гриби), але на відміну від більшості дріжджових клітин, які ростуть як одна клітина, міцелій є багатоклітинним і може переростати в макророзмірні структури - які ми найчастіше розпізнаємо як гриби. Міцелій не тільки утворює маленькі молекули, але й м’яко і з найвищою точністю збирає їх у складні структури, настільки малі, що вони невидимі для людського ока.

Працюючи подібно до одноклітинних дріжджів, міцелій поглинає невеликі молекули їжі - як правило, цукру, але часто з джерел, таких як деревина або рослинні відходи, виводячи ферменти, які розщеплюють ці матеріали на засвоювані шматочки. У міру зростання міцелій він збирає щільну мережу довгих мікроскопічних волокон, які проростають через субстрат, як система надшвидкісних магістралей.

Після того, як міцелій повністю побудував свою мережу, він переходить до наступного етапу: побудови гриба. Тут люди можуть втрутитися. Замість того, щоб давати грибу вискакувати з субстрату, міцелій можна спонукати створити передбачувані структури, контролюючи температуру, СО2, вологість та повітряний потік, щоб впливати на ріст тканини. Це швидкий процес: накопичення волокон стає видимою плямою через кілька годин, видимим простирадлом через день-два, а аркушем розміром 18 на 2 на 12 дюймів вагою пару фунтів протягом курсу тижня.

Напрямок росту грибних волокон може здатися не великою справою, але ця еволюція в біовиробництві повинна змінити спосіб виробництва, споживання та життя. Які можливості? Швидко зростаючі волокна міцелію виробляють матеріали, що використовуються для упаковки, одягу, продуктів харчування та будівництва - все - від шкіри до стейка на рослинній основі до риштування для органів, що ростуть. Міцелій, коли використовується як технологія, допомагає замінити пластмаси, які швидко накопичуються в навколишньому середовищі.

Міцелій також забезпечує без жорстокості спосіб створення м'ясоподібних конструкцій із значно меншим екологічним відбитком, ніж традиційна худоба, зменшення викидів парникових газів, використання продовольчих культур для кормів та перетворення земель. Всі ці переваги мають невеликі екологічні витрати: процес вирощування міцелію призводить до обмежених відходів (переважно компостуються) і вимагає мінімальних витрат енергії.

Це не гіпотетично. Технологія використання міцелію для збирання необхідних нам речей вже існує. Упаковка Mushroom® представлена на ринку як заміна пінополістиролу і доступна як у США, так і в Європі. Тим часом дослідження щодо міцелію прискорюються, оскільки групи у всьому світі, включаючи провідні академічні установи, починають будувати програми навколо матеріалів міцелію. Наприклад, самовідновлювальні структури на основі міцелію - просто додайте воду і спостерігайте, як вони ростуть - які також реагують синтезом антидотів під впливом токсинів в даний час розробляються DARPA.

Людству потрібно знайти способи вирватися з безладу, який ми створили. Наш світ - це екосистема, що підтримується самозбірними організмами. Тепер ми взяли кермо, ми повинні використовувати ці організми, щоб керувати, ремонтувати та відбудовувати наш стрес, але вірний небесний транспорт. Біологічна технологія - це найпотужніша технологія, до якої ми маємо доступ, і за умови належного використання ми можемо використовувати її для гармонійного життя на космічному кораблі Земля.

Висловлені думки належать до авторів (авторів) і не обов'язково до позицій Scientific American.