來源:參考消息
編譯:郭駿
據美國有線電視新聞網網站4月30日報道,住在由真菌和細菌建成的房子里聽起來像是科幻小說中的情節,但根據一項新研究,研究人員現在離最終將其變為現實又近了一步。
圖片來源:由AI生成
美國蒙大拿州的一個研究團隊培育出緊密相連、海綿狀菌絲體團塊(一種連接地下真菌網絡的類似根狀結構),并將其作為一種框架,用于制造一種有生命的、能夠自我修復的建筑材料。
利用生物材料建造能夠承受載荷的耐用結構,仍然是需要耗費多年時間才能實現的目標。4月16日發表在美國《細胞報告·物理科學》雜志上的一篇研究論文說,上述成果是朝著創造一種可持續的水泥替代品邁出的重要一步。
英國皇家國際問題研究所的數據顯示,全球每年生產的水泥超過40億噸,產生的碳排放約占全球碳排放總量的8%。
上述研究論文的資深作者切爾茜·赫弗蘭說:“我們提出問題:‘我們能否換一種做法、轉而采用生物學技術?’這就是我們的愿景。”她是蒙大拿州立大學博茲曼分校機械與工業工程助理教授。
該研究論文的作者們將能產生碳酸鈣的細菌引入真菌菌絲體中。通過生物礦化過程,碳酸鈣使原本黏糊糊、柔韌的菌絲體硬化成堅硬的骨狀結構。
“將生物礦化并用作建筑材料的做法并非我們首創……但如果你想讓細菌存活更長時間,以便用它們做更多事情,那么延長它們的生存能力就會面臨一些挑戰,”赫弗蘭說,“這就是我們給它們提供真菌菌絲體支架的原因,因為菌絲體本身非常堅固,在自然界中,有時它會進行自我生物礦化。”
研究團隊曾嘗試讓這種名為粗糙脈孢菌的真菌進行自我生物礦化,但后來發現,對它進行滅殺后加入某種細菌,有助于在更短時間內獲得更堅硬材料。他們使用的這種細菌是巴氏芽孢八疊球菌,在代謝尿素(尿素對細菌而言就像食物一樣)之后,它會在真菌菌絲周圍形成碳酸鈣的晶體網。
其他生物礦化建筑材料只能“存活”幾天,但赫弗蘭說,她的團隊能夠使細菌保持至少4周的活性,其最終目標是,把保持活性的時間延長到幾個月甚至幾年。
“我們對下一步工作感到非常興奮。我們可以提出這樣的問題:‘我們能堵住這種材料中的裂縫嗎?’或者‘我們能利用這些細菌實現某些用途嗎?’比如,想象一下,你的房子墻體是用這些材料搭建的,如果房子里空氣質量很差,它們能發出亮光(提示)嗎?”赫弗蘭說,“以前,我們無法這樣做,因為細菌活性不夠,但現在它們活性很足。”
未參與這項研究的生物工程師阿維納什·曼朱拉-巴薩瓦納說,生物建筑材料在取代水泥用于修建住宅、圍欄或其他建筑之前,需要接受更多測試。
“目前這些試驗都是在小范圍內進行的……它們不一定能反映大塊材料的特性,”美國東北大學高級研究科學家曼朱拉-巴薩瓦納說,“在談到建筑材料時,人們感興趣的不是硬度,而是強度和承重能力。”
雖然生物建筑材料的強度和耐久性尚不能與混凝土相提并論,但赫弗蘭說,菌絲體仍然是一種很有前途的基礎物質。
曼朱拉-巴薩瓦納說:“我認為,未來它們或許能用于修建單層建筑等整體較小的結構——這是非常可行的。這可能需要5到10年時間。”
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