В борьбе с загрязнением окружающей среды и изменением климата ученые начинает обращаться к одной из старейших биотехнологий: к грибам.
В городе Кливленд царит настоящая эпидемия заброшенных домов. Ветхие сооружения пронизаны токсинами, в том числе свинцом, и обветшали до точки невозврата. И если снос и безопасная утилизация даже одного такого дома несёт массу проблем, то представьте себе, когда речь идёт о тысячах развалюх.
Помимо всех прочих проблем, одна из наиболее существенных связана с отходами. Что с ними делать, если большая их часть токсична?
Весь материал после сноса – стойки, полы, целлюлозная масса и даже такие штуки, как потолочная плитка и черепица, – можно смешать с субстратом, который затем станет полезным для выращивания грибов.
Субстрат — это любой материал, который мицелий (нитевидная вегетативная часть грибов) использует для питания. Другими словами, грибы могут поедать вредные отходы заброшенных домов. Тяжелые металлы и другие токсины извлекаются и улавливаются растущими грибами, а остатки субстрата, включая мицелий, уплотняются и нагреваются, образуя чистые кирпичи для нового строительства. Полученные «микоблоки» имеют консистенцию, близкую к твердой древесине, и, в зависимости от особенностей производственного процесса, оказываются значительно прочнее бетона.
Что еще могут грибы?
Хотя переваривание целых домов может показаться непосильной задачей для скромного гриба, способность некоторых видов пожирать отходы и уничтожать загрязняющие вещества означает, что они предоставляют огромные возможности для извлечения вредных токсинов как из искусственной, так и из естественной среды человека. Попутно они могут помочь решить целый ряд дополнительных экологических проблем. Это новая область микоремедиации, которая может также создать «циркулярную биоэкономику», в которой в первую очередь будет производиться меньше отходов и загрязняющих веществ.
Применения грибов многочисленны. В Дели, Индия, надеются, что грибы помогут очистить печально известный загрязненный воздух . В Новой Зеландии грибы использовали для фильтрации нефти из каналов. Проект LIFE MySOIL , действующий по всей Европе, использовал технологию микоремедиации для сокращения общего содержания нефтяных углеводородов в почве на 90 % на трех пилотных участках. Список можно продолжать еще долго.
Однако следует быть осторожным, используя грибы в качестве технологии восстановления окружающей среды. Есть риск нарушить экологический баланс, поскольку в экосистему вносятся новые биоусловия. Сейчас учёные выращивают много грибов и выпускают их в естественную лесную среду. Они оказываются очень конкурентоспособными и могут вытеснить другие грибы. Это серьезная проблема для сохранения естественных видов грибов.
И всё же учёные продолжают экспериментировать с микоремедиацией и микостроительством. Например, интересны эксперименты в Намибии, где дома, построенные из микоблоков, предлагают потенциальное решение ужасного жилищного кризиса в стране , который во многом подогревается растущей проблемой изменения климата. Фактически, учёные недавно построили, возможно, первый в истории дом, полностью состоящий из материала, полученного с помощью микромедиатора.
Многие виды грибов созданы для разрушения сложных молекул углеродной цепи, таких как древесина, состоящая из лигнина и целлюлозы. Для этого они производят ферменты, разрушающие связи этих сложных молекул. Поэтому грибы часто способны расщеплять другие стойкие органические загрязнители со схожей химической структурой.
Было замечено, что грибы расщепляют загрязняющие вещества, такие как нефть, «вечные химикаты», известные как PFAS, гербициды и пестициды. Связывая и иммобилизуя в своих тканях загрязняющие вещества, такие как тяжелые металлы, грибы могут даже способствовать выведению свинца.
Сейчас проводятся многочисленные исследования, чтобы выяснить, на что еще способен загадочный мицелий. В 2022 году исследователи из Техасского университета A&M разработали метод, позволяющий грибку белой гнили успешно расщеплять PFAS.
Биоремедиация более устойчива и экономически эффективна, чем многие другие способы расщепления PFAS. Например, термодеструкция коммерчески доступна, но она очень энергозатратна. Использование тепла для расщепления химикатов может быть более экономически эффективным для конденсированных количеств PFAS, но биологическая ремедиация более жизнеспособна для применения в более крупных масштабах. Теперь учёные ищут штаммы грибов, которые обладают более сильной способностью удалять и расщеплять химические вещества PFAS.
Устранение этих стойких, все более распространенных химических веществ может оказаться полезным для долгосрочного здоровья человека и окружающей среды. Хотя до сих пор нет точного ответа на вопрос, какой именно риск PFAS представляет для здоровья человека, исследования на животных показали, что некоторые PFAS в больших дозах могут влиять на рост и развитие, а также есть риски для репродуктивной системы, функции щитовидной железы, иммунной системы и печени.
Потенциальные опасности сделали ликвидацию PFAS приоритетом среди многих исследователей биоремедиации.
Другой пример использования грибов: исследовательская группа из Университета Миннесоты в настоящее время готовит научную статью, посвящённую тому, что некоторые виды грибов могут «дефторировать» вредные химические вещества, что снижает их токсичность.
Связь фторированного углерода с химической точки зрения является самой прочной связью в мире. Вот почему с ней так сложно бороться. Но исследование, которое все еще является предварительным, показало, что некоторые виды грибов могут разрушать эту устойчивую связь. Это само по себе является фундаментальным достижением. Следующий шаг — попытаться понять основные механизмы этого процесса.
По мере продолжения исследований эксперты уверены, что потенциальные возможности применения микоремедиации будут только расширяться.