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真菌制成的月球和火星上自我复制,自我修复的房屋



行星外Myco体系结构的图形描述:目的地处不断增长的表面结构。信用:L。科幻小说通常会想象我们在火星和其他行星上的未来是由机器运行的,金属城市和飞行中的汽车飞越红沙丘。但是现实可能更加陌生,而且“更加环保”。NASA不再使用金属和玻璃制成的栖息地,而是在探索可以从真菌中生长出结构的技术,从而成为我们未来的恒星之家,并可能导致地球上更可持续的生活方式。

位于加利福尼亚州硅谷的美国宇航局艾姆斯研究中心的myco架构项目正在开发原型技术,这些技术可以使“月球”,“火星”以及其他生命体“生长”,尤其是构成真菌和主要部分的看不见的地下线程这种真菌,称为菌丝体。含有菌丝体的培养皿一位研究人员拿着一个含有菌丝体的培养皿-构成真菌主要部分的地下线-在模拟的火星土壤中生长,也称为火星重生石。图片来源:NASA / Ames研究中心/ Lynn Rothschild

“目前,火星的传统栖息地设计就像一只乌龟-背负着我们的家园-这是一个可靠的计划,但是耗费了巨大的能源,”早期项目的首席研究员Lynn Rothschild说。“相反,当我们到达那里时,我们可以利用菌丝体自行生长这些栖息地。”

最终,该项目预见了人类探索者可以带来一个由轻质材料和休眠真菌构成的紧凑型栖息地的未来,这种长期生存将持续到火星等地方。到达后,通过展开基本结构并简单地加水,真菌将能够围绕该框架生长成功能齐全的人类栖息地-同时将其安全地包含在栖息地中,以避免污染火星环境。菌丝凳生长两周后,从菌丝体中构造出来的粪便。下一步是烘烤过程,以生产出干净实用的家具。myco-architecture项目不仅要为栖息地设计,而且还要为可能在其中栖息的家具设计。

这项研究得到了称为NASAC的NASA创新高级概念计划的支持,并且属于合成生物学领域的一部分-研究如何利用生命本身作为技术(在本例中为真菌)。我们距离能够为火星种植有用的栖息地还有很长的路要走,但是早期研究正在进行中,以证明这些创造性解决方案的潜力。这项工作都是从试验真菌开始的。

我们中间的真菌真菌是一组产生孢子并吞噬有机物质的生物,例如面包或啤酒中的酵母,沙拉中的蘑菇,如果让沙拉在冰箱中放置太长时间甚至什至是霉菌,可能会滋生霉菌。会产生青霉素等抗生素的生物。但是,您可能没有看到的真菌部分是菌丝体。这些微小的线程以极高的精度构建复杂的结构,并连成更大的结构,例如蘑菇。在适当的条件下,它们可以被诱使制造新的结构-从类似于皮革的材料到火星栖息地的建筑材料。

生活在月球和火星上为未来的宇航员打造宜居之家,意味着要做的不只是盖屋顶盖过他们的头顶。就像在地球上一样,宇航员将需要满足他们的所有基本需求,并面临在遥远的世界上恶劣的环境中生活的其他挑战。myco-architecture项目不仅可以设计外壳,还可以设计房屋。这座房屋不仅仅是一堵墙-它拥有自己的各种生态系统,在设计要保护的人类旁边还有多种生物。

菌丝体砖作为菌群建筑项目的一部分,使用菌丝体,庭院垃圾和木屑生产的砖块。类似的材料可以用来在月球或火星上建造栖息地。图片来源:2018 Stanford-Brown-RISD iGEM团队就像宇航员一样,真菌菌丝体是一种必须吃和呼吸的生命形式。那就是所谓的蓝细菌的来源-一种细菌,可以利用来自太阳的能量将水和二氧化碳转化为氧气和真菌食物。

这些作品以一个优雅的栖息地概念与一个三层的圆顶融合在一起。最外层是由冻结的水冰组成的,也许是从月球或火星上的资源中挖掘出来的。该水可防止辐射,并滴入第二层-蓝细菌。该层可以吸收水并利用透过冰层的外部光进行光合作用,从而为宇航员提供氧气,为菌丝体的最后一层提供营养。

菌丝体的最后一层是有机地生长成坚固的房屋,首先被激活以在封闭的环境中生长,然后烘烤以杀死生命形式-提供结构完整性,并确保没有生命污染火星和已经存在的任何微生物。即使某些菌丝体以某种方式逃逸了,它们也会被基因改造成无法在栖息地之外存活。

未来的宇航员可能有一天会住在由真菌制成的栖息地中。名为Myco-architecture的革命性概念探索了真菌菌丝体的令人印象深刻的特性,在某些方面,真菌菌丝体比钢筋混凝土更坚固,并且能够自我生长和修复。

将合成生物学带回地球但这仅仅是开始。菌丝体可用于水过滤和生物开采系统,该系统可从废水中提取矿物质(罗斯柴尔德实验室中的另一个活跃项目),以及生物发光照明,湿度调节甚至能够自我修复的自生生境。随着地球上约40%的碳排放来自建筑业,这里对可持续性和负担得起的住房的需求也在不断增长。

罗斯柴尔德说:“当我们为太空设计时,我们可以自由地尝试比地球上更多的自由的新思想和新材料。” “在将这些原型设计用于其他世界之后,我们可以将它们带回我们的世界。”

月球和火星的恶劣环境将需要新的生活方式-建造房屋而不是建造房屋,从污水中开采矿物而不是岩石。但是,通过使用我们自己的自然世界中的优雅系统,我们可以设计出绿色且可持续的解决方案。无论是在遥远的世界上还是在我们自己不断变化的地球上,真菌都可能是带给我们大胆未来的原因。
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