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《科学画报》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

由中国科学社于1933年8月创刊,距今已有80年的历史。《科学画报》在80年的办刊历程中,形成了通俗生动、...

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开发蘑菇,拯救地球

2014-06-22 16:15:59

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如果一个人把蘑菇戴在头上,你是不是觉得很奇怪?这个人叫保罗·史塔曼兹,他之所以戴着蘑菇帽,是想告诉人们他的使命——通过开发蘑菇来拯救地球。

 

蘑菇是我们对一些大型真菌的俗称。一提到真菌,相信多数人都会感到不太舒服。人们脑中马上浮现出来的,可能是过期面包上长出的“毛儿”,老旧墙壁上洇出的霉印,蛮烟瘴雾之地肆虐的传染病这些无疑是对真菌以偏概全的认识。其实,我们吃的香喷喷的面包,喝的爽口啤酒,以及享受的美味奶酪,都是真菌对人类的慷慨馈赠。看来,如果用一个词来描述自古以来人们对待真菌的态度,那么“爱恨交加”是最合适不过的了。

如果史塔曼兹和他的朋友们的“蘑菇开发计划”能够实现,那么人类和真菌的关系也将步入新时代。近些年,真菌工程技术如雨后春笋般层出不穷,应用领域甚广,从优质药物到环境友好型材料,再到绿色燃料这一切,让我们感觉真菌时代的黎明已经到来。

琳恩·博迪是英国卡迪夫大学的真菌学家,她积极响应“蘑菇开发计划”。她说:“事实告诉我们,真菌是我们的朋友。如果没有真菌,地球上的生态系统很难正常运转,我们将会被堆积如山的动植物尸体淹没。”

真菌广泛存在于地球上,空气、水、土壤、动植物的体表或体内,都可能找到它们的踪迹。有的真菌比如酵母菌,体型很小,需要在显微镜下才能看清;有的大型真菌,体型超大,单株覆盖面积就可达100多平方米。虽然大小迥异,但其基本特征是一样的:具有成形的细胞核;通过腐生、寄生或共生的方式进行异养生活;细胞外有以“几丁质”为主要成分的细胞壁;通过孢子进行繁殖。

 

“真菌是非凡的化学家”

相信你一定曾看到过,甚至还采到过丛林中那些小伞一样的柔嫩蘑菇,但你所见到的或者摘走的,其实只是蘑菇非常小的一部分。博迪说:“我们常见的‘小伞’其实只是蘑菇的冰山一角,在地面之下,还有90%没被我们采走呢。”那伞状蘑菇的地下部分,才是蘑菇的主体——菌丝。真菌的菌丝可以扩展到更宽广的地下空间。

1992年,在美国俄勒冈州东部的马卢尔国家森林里,科学家发现了一株已经生长了2000多年的奥氏蜜环菌,它露出地面的黄澄澄的“小伞”,其实就是我们常见的榛蘑。而它的地下菌丝所占面积多达10平方千米。博迪说:“真菌是非凡的化学家,菌丝就是它们的化工厂。菌丝分泌的酶可以分解周围的有机物,甚至坚硬的岩石,然后将分解后的营养物质释放到土壤中。还有一些真菌可以产生挥发性化学物质,来保护自己的领地不受细菌、昆虫和其他真菌的侵扰。”

博迪的专长是研究木腐菌——引起树木或木材腐朽的真菌。她说:“它们是强大的攻击者。”在实验室,她观察到木腐菌为了争夺死去树木中的汁液善用缜密策略,以使自己抢占先机。这些策略包括勒住“对手”的菌丝和向“对手”释放化学烟雾。

一些真菌早就因其自身特有的化学本领而声名远播了。比如,有的蘑菇中含有能够使人产生幻觉的化学成分,被各国政府当作毒品严防死守。还有家喻户晓的青霉菌,能产生青霉素。如果能合理利用真菌之间相互抑制的特点,还可以对某些真菌进行有效防控。比如,多年异担子菌经常威胁针叶林,令林木的根部腐烂,若使用它的“劲敌”大伏革菌对其实施生物防治,则收效显著。

 

用真菌生产微生物柴油

美国蒙大拿州立大学的微生物学家加里·斯特罗贝尔认为,真菌的开发还有其他很多途径。10年前,他在巴塔哥尼亚的古老森林中进行野外考察时,发现一种木腐菌,它释放出的化学烟雾中含有大量类似于柴油的挥发性有机物。经鉴定,该真菌属于肉紫胶盘菌。回到实验室,斯特罗贝尔制作了一个特殊的反应容器,潜心研究这些新发现的真菌能否在实验室中重现神奇的本领。

经过一番努力,他将这种真菌与枯枝败叶混合在一起,仅用了3星期就让枯叶转化为可供使用的微生物柴油。斯特罗贝尔说:“我将这些柴油加入我的摩托车里,效果还不错!”与传统真菌技术相比,比如利用粮食发酵来产生酒精等能源物质,这种新方法可谓变废为宝。斯特罗贝尔正在考虑将这一实验成果进行商业化。

和塑料一样,菌丝本质上也是由柔性聚合物组成的。不同的是,前者的成分是聚乙烯,后者是几丁质。塑料很难分解,而菌丝不仅可以完全被降解而且非常容易利用。只需要为它提供不同的原材料,保证相应的温度和湿度,就可以培育出不同密度、不同形状和不同抗拉强度的菌丝制品来。美国一家公司总裁埃本·鲍尔说:“我们需要做的,只是把任务告诉真菌,其他的事情就让真菌自己解决吧。”目前,他的公司正致力利用真菌生产人造骨骼,制作耐火又绝缘的泡沫材料,甚至生产真菌模具用于制造电动汽车。

 

“未来是属于蘑菇的”

但是,对于戴蘑菇帽的史塔曼兹来说,这些真菌的开发成果都只能算作“小打小闹”。他为我们指出了一条利用真菌通往美丽世界的康庄大道。2008年的技术、娱乐和设计大会(TED大会)上,他做了题为《蘑菇拯救世界的6种方式》的演讲,截至2014420日,这个演讲的视频已经被播放了2453465次。鲍尔称史塔曼兹为“蘑菇代言人”。

史塔曼兹说:“未来是属于蘑菇的!”听起来好像有点王婆卖瓜,但是,他的“美好蘑菇”公司已经拥有了30多项蘑菇产品专利,其领域跨越了环保和医疗。史塔曼兹的最大目标是利用真菌来做生态恢复:选择适当的真菌加入土壤中以增加土地的生产力,清除污染物,加强碳封存能力,来缓解全球气候变化的程度。

水体净化袋也是史塔曼兹的发明。他将一种特殊的真菌填充在麻袋里,让其漂浮在水面上。这种真菌可以分泌酶,分解油污等污染物,从而对水体进行净化。他的最新一项专利是从药用落叶松层孔菌中提取抗虫和抗病毒物质。

燃料、医药、材料、环保,这是史塔曼兹“美好蘑菇”公司的官方网站上打出来的标语,也代表着真菌开发的美好前景。“人们经历了石器时代、铁器时代和塑料时代,现在,欢迎大家进入‘蘑菇时代’。”鲍尔说,“这可不是纸上谈兵,对此,我们满怀信心。”

史塔曼兹则更是信心爆棚。如果我们需要多快好省地解决人们的健康、环境以及气候问题,那么,我们就应伸开双手欢迎真菌。他说:“时不我待!即使蘑菇有辱使命,那也没关系,我们就把它们当菜吃掉。”

 

——选自《科学画报》2014年第六期

 


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