前不久,在浙江德清,一只苹果长出的“白色蘑菇”引发广泛关注,更有科研人员千里求购。
这些不起眼的“小东西”,可不只是餐桌上的珍馐美食,作为世界上最古老的生物,菌菇也为人类社会的发展带来了无尽的灵感。
如今,与菌菇相关的科研工作正在以何种方式改变着我们的日常生活?展望未来,它们又将孕育出怎样的创新可能?
本报记者肖雅文
提供生物智能“算法”
2010年,日本北海道大学的实验室里上演了一场非凡的实验。科学家们在培养皿中精心布局,用燕麦片模拟东京都市圈,吸引黏菌生长。结果令人震惊,黏菌迅速扩展,自我优化,仅数小时内便勾勒出了与人类历经近百年构建的铁路网几乎一致的路线图。
这一发现激发了全球研究热潮。英国西英格兰大学的专家对此进行了深入分析,将14个国家的交通网络与黏菌的“设计”进行对比,发现中国、比利时和加拿大的高速公路布局与黏菌方案惊人的相似,而美国及非洲部分地区则差异显著,其实际运行效率也偏低。
黏菌的生长速率惊人,每小时向外延伸约1厘米,这意味着它能在短短几天内解决复杂规划难题,而人类往往需要耗费大量时间或依赖超级计算机才能完成。自此,黏菌成为科学家手中不可或缺的工具,比如把它用于交通网络设计和空间资源优化。
目前,基于黏菌“算法”的应用范围日益广泛,从分布式光伏发电的并网规划,到无人机三维路径的精准设计,再到战场环境下多机协同任务的高效分配,黏菌的智慧正被巧妙地融入现代科技的多个领域,展现出其在解决实际问题时的无限潜力。
修复受损自然环境
在加拿大的阿萨巴斯卡油砂矿废料场,科学家们发现了一位不寻常的“清洁工”——一种寄生于蒲公英根部的蘑菇。这种蘑菇赋予宿主植物超凡的能力,使得宿主植物不仅能在重度污染的土壤中茁壮成长,同时还能悄无声息地净化土壤,展现出惊人的环境修复潜力。
事实上,蘑菇家族的确拥有令人称奇的“超能力”,它们如同自然界中的化学家,擅长将复杂的有机分子简化为基本元素,这对修复受污染环境至关重要。
2016年,墨西哥一研究机构发现垃圾中的常见真菌可以分解那些原本被认为很难再循环利用的聚氨酯污染物。2017年,一种“吃塑料”的真菌被中国科学院昆明植物研究所许建初团队发现,这种真菌可以通过使用酶快速分解塑料,帮助解决塑料污染问题。
除此之外,还有许多真菌种类展现出类似的污染物降解能力,为解决全球环境污染问题带来了新的希望。当前,各国科研人员正致力于训练蘑菇分解各类污染材料的技能,而这些神奇的真菌,也在人类科学家的引导下,以其独特、多元的方式,参与地球的自我修复。
成为环保设计新材料
近年来,时尚界也掀起了一场“蘑菇革命”。2021年,奢华品牌爱马仕计划推出“蘑菇皮”手袋,这种源自菌丝的仿皮革材质,兼具美观性与耐用性,手感媲美真皮。Stella McCartney则首次推出了蘑菇制“皮衣”,而运动品牌如Lululemon和阿迪达斯亦不甘落后,纷纷携手菌丝材料创新者,探索可持续时尚的新边界。
在建筑领域,英国的Biohm公司将菌菇与食物残渣结合,打造出超越传统建材的菌丝隔热材料。这种材料不仅防火、无毒,更能在一周内凝结成坚固的菌丝砖,替代传统的不可降解的砖块。2014年,纽约现代艺术博物馆PS1分馆见证了菌丝砖的魅力,一座高达12米的菌丝砖塔拔地而起,昭示着绿色建筑新时代的到来。
显然,菌菇这个自然界的“小精灵”,正以其无穷潜力,为设计与环保注入鲜活能量,引领着一场前所未有的绿色变革。
织就智能“皮肤”
想象一下,如果《终结者》中的机器人披上了一件由真菌编织的“活衣裳”,这件“衣服”不仅能感知外界变化,还能实时反馈信息,那会是怎样一番景象?
西班牙瓦伦西亚理工大学的科学家们将这一科幻设想变为现实,他们研发出一种活性真菌皮肤,它不仅可持续、可生物降解,未来或许还能让穿戴设备精准监测人体状态;覆盖于建筑外立面,让建筑实现智能化调温。
目前,传统机器人表面的电子传感器多受限于材质,制造过程繁琐,且功能单一,仅能检测光、温湿度。相比之下,真菌“皮肤”展现出更为敏锐的感知能力,能够全面感应触摸、温度、湿度和光照强度,能实现与环境的深度互动。
基于此,研究团队精心培育了一种名为无柄灵芝的真菌,这种顽强的生命体能够在极端条件下生长,并形成菌丝体。仅仅5天便覆盖了实验模型表面,构筑出一层有机的“智能皮肤”。当模型与电极相连时,能够产生多样化的电信号,展现出其非凡的感应能力。
这项创新不仅拓宽了材料科学的边界,更为未来的智能建筑和可穿戴技术提供了可持续的、生态友好的解决方案,展现了真菌在科技应用中的无限潜能。
创新能源开采模式
人类对菌菇的探索还不限于现有物种。2021年,深圳大学古菌生物学研究中心与国内外专家携手,发现了一种能够“吃石油产甲烷”的神秘古菌。
经过长时间的培育观察,研究团队从胜利油田的样本中分离出了一类稀有古菌。实验结果证实,该古菌不仅能够独立降解复杂的石油烃,还能高效产生甲烷。这一发现颠覆了以往对古菌甲烷产生机制的理解,开创了古菌在能源领域应用的新类型,或将为剩余原油开采提供前所未有的机遇。
基于这项研究成果,未来人类将有可能利用地下厌氧微生物的作用,把液态的原油降解变成气态的甲烷,形成油气共采,最终达到较高的原油开采利用率。这也可延长油藏的开发寿命,并有望让老油田“复活”。
数年来,正是由于人类对菌菇研究的深入,科学家和研究者们才能在算法、环保、材料、建筑、能源等各个领域大开脑洞,让“菌菇”这一神奇生物成为人类解决棘手问题的“灵感库”,深刻地影响和改变世界。
(文章来源:解放日报)