Гриб Господень

У большинства россиян отношения с грибами сводятся к потреблению и собирательству. Мы можем отличить мухомор от шампиньона, знаем о ядовитых и съедобных видах, любим ходить в лес по грибы, но почти не интересуемся теми, что не попадают в наши корзины и сковородки. А зря — грибы существуют на планете намного дольше людей и способны многому нас научить. Plus-one рассказывает о самых необычных сферах применения грибов и объясняет, как третье царство может стать решением многих глобальных проблем.

Что стоит знать о грибах

Грибы — лишь верхушка подземного айсберга. Основная часть гриба скрыта от глаз и состоит из миллионов тончайших паутинок — грибницы, или мицелия. Она представляет огромный потенциал для развития науки и технологий. Привычные нам «шляпки» и «ножки» содержат споры и служат для размножения мицелия. Люди и животные переносят споры на себе — так грибница заселяет новые территории.

Мицелиальными колониями пронизаны практически все земляные покровы на планете. В одной унции (30 г) почвы содержатся тысячи видов грибов. По словам американского миколога Пола Стемеца, мицелий составляет около 30% земли, по которой мы ходим. Грибы — одни из самых выносливых и древних жителей планеты. Они способны адаптироваться к разным условиям. Грибница умеет «ломать» скалы и асфальт, а также преобразовывать окружающую среду под себя.

Мицелии выделяют особые ферменты и кислоты, с помощью которых происходит «переработка» разных минеральных и органических веществ. Если бы грибов не было, то вся поверхность Земли вскоре покрылась бы останками растений и животных. Благодаря грибам этого не происходит, они разлагают сложные органические соединения до простых элементов, питаются ими сами, насыщают земли и влияют на их минеральный состав. Более того, мицелий аэрирует почву, может регулировать кислотность, помогает удерживать влагу. Некоторые виды грибов образуют связи (микоризу) с корнями деревьев, кустарников и трав. Этот тесный союз имеет важное значение для «здоровья» лесной экосистемы. Потеря грибного разнообразия может привести к засухам, обеднению почв, сокращению популяции насекомых, птиц, цветов и млекопитающих.

Такие необычные свойства «подземного» царства можно использовать для решения многих экологических проблем.

1. Переработка отходов

Грибы отлично справляются с органическим мусором. Это свойство уже успешно применяют в Гане. Ежемесячно на местном пищевом комбинате образуется около 120 тонн отходов маниока (клубневое тропическое растение, похожее на батат или картофель. — Прим. ред.). Раньше очистки выбрасывали, а теперь — перемешивают с древесными опилками, сушат, фасуют и засевают мицелием. Уже через пять дней на «грядках» появляются съедобные грибы. Плюсов много: эффективное использование отходов, помощь экономике и поддержка местных фермеров.

Отдельные виды грибов способны бороться не только с пищевым, но и с пластиковым мусором. Микроспоры Pestalotiopsis способны переваривать и разрушать полиуретановый пластик, преобразуя его в органические вещества, без кислорода. Ученые считают, что гриб можно использовать как в быту, так и на свалках.

Один из штаммов вешенки тоже питается полимерами. Катарина Унгер из Утрехтского университета работает над проектом Fungi Mutarium — это устройство, способное перерабатывать пластик в съедобные грибы за пару недель. Работа ведется в тесном сотрудничестве с микробиологами — они подбирают виды грибов для устройства. Как только ученые получат положительные результаты, технологию можно будет применять в широких масштабах и решить сразу две глобальные проблемы — голод и пластиковое загрязнение.

Плесень — одна из разновидностей грибов. Исследователи из американского химического общества доказали, что ее можно использовать для ресайклинга литий-ионных аккумуляторов. Эксперимент проводили с тремя штаммами грибов: Aspergillus niger, Penicillium simplicissimum и Penicillium chrysogenum. Каждый из них вырабатывает щавелевую и лимонную кислоты, которые выступают в качестве плавильного агента, заменяя печи или химические растворы. Благодаря воздействию этих веществ из отработанных батарей получилось извлечь 85% лития и 48% кобальта. Сейчас ученые проверяют работу других органических кислот и ищут штаммы грибов, которые позволили бы извлекать металлы более эффективно.

2. Восстановление природы

Процесс рекультивации загрязненной окружающей среды с помощью грибов называют микоремедиацией. Мицелий способен противостоять не только пластику, но и более серьезным «врагам», таким как патогенная микрофлора и разливы нефти.

Пол Стемец совместно с учеными из Мемориального института Баттеля провел эксперимент на площадке техобслуживания транспортных средств, где почва почернела от нефти и пахла ароматическими углеводородами. Одну — контрольную — кучу земли не обрабатывали ничем, две другие пропитали энзимами и бактериями, а четвертую «привили» мицелием вешенки Pleurotus ostreatus. Все кучи накрыли брезентом. Спустя месяц три кучи по-прежнему были темными и зловонными, а грибная «грядка» стала светлее и дала «плоды». Анализы показали, что более 95% полициклических ароматических углеводородов было разрушено и превращено в нетоксичные компоненты, а сами грибы не содержали нефтепродуктов.

Дело в том, что мицелий вырабатывает пероксидазу (собственный энзим), которая способна разорвать углеродно-водородные связи. В результате образуются углеводы — грибковые сахара. На этом история не закончилась: через восемь недель грибы сгнили, что привлекло к этому месту мух, затем — других насекомых, а следом за ними — и птиц. Пернатые, в свою очередь, принесли семена растений. Бывшая нефтяная куча превратилась в оазис жизни. Дальнейшие исследования показали, что Pleurotus ostreatus устойчив к воздействию морской воды и может выполнять свою «работу» по «уборке» нефтяных разливов не только на суше, но и в океане.

Некоторые грибы питаются более «тяжелыми» «продуктами». На стенах четвертого энергоблока Чернобыльской АЭС со временем появилась плесень. Международная группа ученых обнаружила, что три гриба, содержащих пигмент меланин, — Cladosporium sphaerospermum, Wangiella dermatitidis и Cryptococcus neoformans — поглощают радиацию и конвертируют ее в энергию для развития своих организмов. Специалисты NASA считают, что этот механизм можно использовать для создания средств защиты от радиации.

Также мицелий способен поглощать болезнетворные бактерии и выступать в роли биологического фильтра. Технология, разработанная Стемецом, использует строфарию морщинисто-кольцевую (Stropharia rugoso-annulata) как микофильтр для улучшения качества воды: он уменьшает содержание бактерий кишечной палочки в стоках до незначительного.

3. Зеленое биотопливо

В лесах Патагонии был обнаружен гриб Gliocladium roseum, синтезирующий смесь углеводородов, которая по составу сходна с дизельным топливом. В качестве сырья гриб использует целлюлозу дерева, на котором он живет (эвкрифия сердцелистная). Вырабатываемое вещество получило название «микодизель».

Науке и до этого были известны микроорганизмы, производящие отдельные углеводороды, однако Gliocladium roseum может выделять десятки различных соединений, пригодных для производства топлива. Гриб синтезирует солярку в малых количествах, недостаточных для промышленного использования, но в будущем специалисты планируют на основе этого штамма создать виды с более значительным «выходом» необходимых веществ. По мнению ученых, этот гриб может быть использован не только в качестве источника дизтоплива, но и как утилизатор отходов целлюлозно-бумажных предприятий.

4. Спасение животных и борьба с вредителями

Пчелам по всему миру в последние годы приходится несладко, их численность падает из-за чрезмерного использования инсектицидов и распространения болезней. Одна из серьезных угроз — вирус деформации крыла, переносимый крошечными клещами. Пол Стемец и энтомолог Уолтер Шеппард обнаружили, что грибы-трутовики родов Fomes и Ganoderma уменьшают количество вирусов у пчел. Ученые поили группу насекомых подслащенной водой с экстрактом трутовиков. Эксперимент показал, что пчелы, употреблявшие грибной «сироп», чувствовали себя намного лучше, чем их собратья. Концентрация вируса в их организме снижалась — до более чем 800 раз.

Кроме того, грибы можно использовать для борьбы с вредными насекомыми. Стемец работает над созданием микопестицидов, которые смогут истреблять определенные виды насекомых. «Мы не ведем с ними войну, а просто хотим защитить наши дома, сельскохозяйственные культуры и пчел...», — рассказывает Пол о философии применения микопестицидов. Для этих целей будут использовать Metarhizium anisopliae — гриб, привлекающий насекомых в качестве лакомства. Стемец уже протестировал его на своем доме и муравьях-древоточцах. Насекомые съели мицелий и превратились в мумий. Эта технология могла бы полностью изменить индустрию использования инсектицидов по всему миру, сделать ее более «мягкой» и направленной на определенную группу вредителей.

5. Лекарства от вирусов, ожирения и других болезней

У людей и грибов есть общие враги — вирусы и болезнетворные бактерии. Грибы «живут» не в самых благоприятных условиях, в почве, кишащей патогенной микрофлорой. В отличие от многих растений, они способны вырабатывать «защиту» от нее, поэтому грибы — лучший источник антибиотиков для человека.

Известный всем пенициллин до сих пор используют в производстве многих препаратов. Грибы шиитаке и эноки входят в обязательный список средств для лечения онкобольных в Японии. Но, к сожалению, разнообразие «грибных» лекарств постоянно сокращается из-за уничтожения лесов.

Лечение грибами называется фунготерапией. В России подобные практики нередко считают шарлатанством, однако люди по всему миру испытывают к фунготерапии небывалый интерес. Big Pharma — так называют крупнейших производителей лекарств и БАДов — выводит на рынок все больше грибных препаратов. Российский миколог Михаил Вишневский объясняет: «Большая часть активных, добросовестных практикующих врачей, которые лечат нас с вами сегодня, обучались и проходили практику в те времена, когда о фунготерапии еще даже не слышали, поэтому совершенно естественным образом они воспринимают все, что связано с лечением грибами, как шарлатанство». Но, как отмечает Вишневский, Big Pharma в последние годы тратит миллиарды долларов на исследования и испытания таких препаратов. «Грибы лечат», — подчеркивает миколог.

6. Еда и альтернатива мясу и рыбе

Об употреблении грибов в пищу россияне знают много. Однако грибы попадают на стол не только в привычном виде, но и с другими продуктами. Дрожжи — тоже гриб, который содержится в квасе и хлебе, а некоторые штаммы плесени используются для производства сыров (дорблю, рокфор, камамбер) и ферментации соевого соуса.

Недавно из грибов научились делать искусственное мясо — буквально за считанные дни. Компания Ecovative использует способность мицелия синтезировать волокна, чтобы имитировать мышечную ткань настоящих стейков, куриных грудок и рыбного филе. Грибное мясо богато белком и питательными веществами. Его использование способствует решению одной из главных климатических проблем — сокращению выбросов парниковых газов от животноводства.

7. Экологичные стройматериалы и мебель

Мицелий можно применять и в строительстве. Разработчики компаний Terreform ONE и Genspace придумали, как с помощью грибов получать строительные блоки и разнообразную мебель.

Биоинженеры взяли смесь гипса, овсяных отрубей, древесной щепы и засеяли ее грибом Ganoderma Lucidum. Этот «микс» они засыпали в формы (молды). В теплой и влажной среде гриб «перерабатывает» данные ему компоненты. Смесь затвердевает, превращаясь в однородный, прочный и функциональный материал, который получил название Mycoform. Его себестоимость — низкая, поскольку для производства используют в основном отходы. Разработчики предполагают, что в развивающихся странах «грибную» мебель смогут купить даже люди с низким доходом. Кроме того, она безвредна для окружающей среды, легко разлагается и превращается в компост. Разработчики предлагают делать из Mycoform строительные блоки и возводить из них дома.

Ученые NASA уже всерьез задумались о такой перспективе. В Центре исследований Эймса в Кремниевой долине ведется разработка проекта по микоархитектуре. Дома для лунных и марсианских колонистов хотят выращивать из грибов. По словам руководителя проекта, Линн Ротшильд, нынешние конструкции обитаемых модулей подразумевают переправку материалов с Земли. Предлагаемая идея принципиально отличается: предполагается, что мицелий будет использоваться для «выращивания» жилищ на месте. Конечная цель разработки — компактная конструкция, которую колонисты смогут с легкостью развернуть на поверхности чужой планеты. Добавь немного воды, запусти процесс роста грибов — и получи новую среду обитания.

8. Этичные материалы для моды и ритейла

Грибы помогают развивать этичное производство. Все чаще дизайнеры по всему миру отказываются от натуральных меха и кожи, заменяя их в том числе на материалы, произведенные из грибов. Немецкий бренд Nat-2 выпускает кроссовки, внешняя часть которых полностью сделана из трутовиков.

Нидерландский дизайнер Аниела Хойтинк основала проект MycoTex на принципах устойчивой моды. Аниела создала платье из мицелия. Вид и текстуру изделия можно легко изменить по желанию клиента, что также упрощает ремонт. Нитки и шитье не требуются: грибницу спрессовывают в специальных формах, а полученные элементы сращивают между собой в нужные модули. В процессе производства не используются химикаты, расход воды минимален, а изготавливаемый материал биоразлагаем.

Закончить жизнь экологично предлагает компания Coeio, выпускающая биосаваны, пронизанные клетками мицелия. Такой погребальный костюм — вариант «зеленого» захоронения — очищает тело и почву от токсинов, а также помогает питательным веществам правильнее и быстрее распределяться в окружающей среде. Всеми вредными веществами займутся грибы — они съедят их и не допустят отравления земель.

Грибы можно использовать как материал для производства упаковки — взамен пенопласта. Вышеупомянутая компания Ecovative с 2008 года использует для изготовления упаковки материал Mycoflex. Мицелий смешивают с органическими отходами сельского хозяйства, такими как кукурузная шелуха, с коноплей, с отходами текстильной промышленности и засыпают в формы. Когда упаковка вырастает до нужного размера, ее извлекают и высушивают, тем самым останавливая рост грибов. Эта экоальтернатива пластику полностью биоразлагаема и превратится в компост всего за несколько недель. Упаковочную продукцию Ecovative уже используют IKEA, Dell и другие компании.

Все эти примеры показывают, как велик потенциал грибов. Они могут восстанавливать окружающую среду от загрязнений, бороться с отходами, помогать насекомым, животным и растениям, заменять мясо и текстиль, способствовать здоровью и благополучию людей. На сегодняшний день ученые открыли около 5 млн видов грибов — это в пять раз больше, чем количество известных науке видов растений. Лишь малая часть из них изучена до конца, а потому человечеству только предстоит «приручить» грибное царство и узнать, какие еще тайны скрыты в его недрах.

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс.Дзен.