يمكن استخدام الفطريات لبناء المنازل ذات يوم. قابل الباحثين الذين يحاولون جعل ذلك ممكنًا

اشترك في النشرة الإخبارية لنظرية Wonder's Wonder Science. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.

قد يبدو العيش في منزل مصنوع من الفطريات والبكتيريا مثل رواية الخيال العلمي ، لكن الباحثين أصبحوا الآن أقرب خطوة واحدة لجعلها حقيقة واقعة في النهاية ، وفقًا لدراسة جديدة.

نما فريق أبحاث في مونتانا تشابكًا كثيفًا ، إسفنجيًا من الفطريات-الهيكل الذي يشبه الجذور الذي يربط الشبكات الفطرية تحت الأرض-كإطار لإنشاء مواد بناء معيشة وذات ذاتي.

لا تزال القدرة على إنشاء هياكل متينة الحمل مع مواد حية على بعد سنوات عديدة. ومع ذلك ، فإن هذا الاكتشاف هو خطوة مهمة نحو إنشاء بديل مستدام للأسمنت ، وكيل الربط في ملموسة ، كما قال تشيلسي هيفان ، مؤلف الدراسة ، نشرت في 16 أبريل في مجلة خلية العلوم الفيزيائية.

يتم تصنيع أكثر من 4 مليارات طن متري (4.4 مليار طن) من الأسمنت سنويًا ، مما يساهم بنحو 8 ٪ من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية ، وفقًا لمادة الفكر تشاتام هاوس ومقرها لندن. هذا يعني أنه إذا كان إنتاج الأسمنت بلدًا ، فسيحتل المرتبة الثالثة بعد الصين والولايات المتحدة بناءً على انبعاثات 2023.

“سألنا” ماذا لو استطعنا أن نفعل ذلك بطريقة مختلفة باستخدام علم الأحياء؟ ” هذه هي الرؤية “، قال هيفان ، وهو أستاذ مساعد للهندسة الميكانيكية والصناعية بجامعة ولاية مونتانا بوزمان.

قدم مؤلفو الدراسة البكتيريا القادرة على إنتاج كربونات الكالسيوم – نفس المركب الكيميائي الموجود في المرجان ، قشر البيض والحجر الجيري – إلى الفطريات الفطرية ، التي كانت بمثابة سقالات. من خلال عملية تسمى التهديد الحيوي ، قام كربونات الكالسيوم بتصلب اللامعة ، الفطريات المرنة في بنية قاسية ، شبيهة.

وقال هيفان: “لسنا أول من نضع شيئًا حيويًا ونطلق عليه مادة بناء … ولكن إذا كنت ترغب في الحفاظ على (البكتيريا) على قيد الحياة لفترة أطول حتى تتمكن من بذل المزيد من الجهد ، فقد كانت هناك بعض التحديات لتوسيع نطاق الجدوى”. “ولهذا السبب أعطيناهم سقالات الفطريات الفطرية ، لأن الفطريات قوية حقًا ، وفي الطبيعة ، في بعض الأحيان تُعلى (نفسها).”

جرب الفريق ترك الفطريات ، التي تسمى Neurospora crassa ، biorminalited من تلقاء نفسها ولكن وجدت أن قتله ثم إضافة الميكروبات ساعد في تحقيق مادة أكثر صلابة في وقت أقل. البكتيريا ، التي تسمى sporosarcina pasteurii ، خلقت شبكات بلورية من كربونات الكالسيوم حول الخيوط الفطرية بعد استقلاب اليوريا ، والتي تشبه الطعام للبكتيريا.

في حين أن مواد البناء الحيوية الأخرى تعتبر فقط “معيشة” لبضعة أيام ، قالت هيفان إن فريقها كان قادرًا على الحفاظ على النشاط الميكروبات لمدة أربعة أسابيع على الأقل ، وفي النهاية ، قد تمتد تلك الفترة إلى أشهر أو حتى سنوات.

“نحن متحمسون حقًا في عملنا القادم لطرح الأسئلة” هل يمكننا إغلاق صدع في المادة؟ ” أو “هل يمكننا أن نشعر بشيء باستخدام هذه البكتيريا؟” مثل ، تخيل أن لديك جودة الهواء رديئة في المبنى الخاص بك ، وكانت هذه الطوب جدرانك. قال هيفان. “من قبل ، لم نتمكن من القيام بأي من ذلك لأن الميكروبات لم تكن على قيد الحياة بما فيه الكفاية ، لكنها على قيد الحياة الآن.”

لا يزال هناك غرفة طاحنة للتحسين

وقال أفيناش مانجولا باسافانا ، وهو مهندس حيوي لم يشارك في الدراسة ، قبل استخدامها للمنازل أو الأسوار أو البناء الأخرى ، هناك حاجة إلى مزيد من الاختبارات للعثور على مادة بناء حية لاستبدال الأسمنت.

وقالت مانجولا باسافانا ، وهي عالمة أبحاث في جامعة نورث إيسترن في بوسطن: “تتم هذه الأنواع من التجارب على نطاق صغير … … إنها ليست بالضرورة انعكاسًا لخصائص المواد السائبة”. “ليس من الصلابة أن يهتم الناس عندما يتعلق الأمر بمواد البناء. إنها القوة ، () قدرة الحمل.”

في حين أن قوة ومتانة مواد البناء الحية ليست على قدم المساواة مع الخرسانة ، قال Heveran إن Myelium لا تزال قاعدة واعدة. بفضل مرونتها ، يمكن تشكيل المادة اللزجة لتشمل قنوات تشبه الأوعية الدموية داخل الحزم أو الطوب أو الجدران.

مثل الأوعية الدموية في جسم الإنسان ، تحتاج الخلايا داخل مواد البناء الحية إلى هياكل قادرة على توصيل المواد الغذائية للبقاء على قيد الحياة. ومع ذلك ، فإن إضافة هذه الهياكل إلى تصميم مواد البناء يمكن أن تجعلها أضعف ، مما يمثل تحديًا للدراسات المستقبلية ، على حد قول مانجولا باسافانا.

وقالت مانجولا باسافانا: “أعتقد في المستقبل ، أنها قد تكون مفيدة للمباني ذات الطابق الواحد ، هذه الهياكل الأصغر-إنها ممكنة إلى حد كبير”. “قد يتراوح ما بين خمس إلى 10 سنوات.”

وقال هيفان إنه على الرغم من أن الفطريات هي أيضًا خطر محتمل للجهاز التنفسي ، وعلى الرغم من أن قتل الفطريات يقلل من قدرتها على إنتاج مسببات الحساسية ، إلا أنه ينبغي إجراء المزيد من الأبحاث قبل أن يعتبر آمنًا للسكن.

وقال هيفان: “من الواضح جدًا تصور إطار اختبار يجب من خلاله أن تكون المواد قوية بما يكفي ، لأن هذه الأنواع من المعايير موجودة بالفعل”. “لكن ليس لدينا معايير تنظيمية للطوب الذي يحتوي على خلايا فيها.”

نتطلع إلى الأمام

من الآمن القول أنك لن ترى فطريات الفطريات تباع في متجر تحسين المنزل المحلي في أي وقت قريب.

فريق Heveran هو مجرد واحد من العديد من الكثيرين في البلاد لاستكشاف إمكانيات الفطريات ، والتي تم استخدامها في عناصر أخرى أكثر ليونة مثل التغليف والعزل.

وقال هيفان إن العديد من الوكالات الحكومية مهتمة بالفعل بحالات الاستخدام المحتملة لمواد البناء الحية.

وقال هيفان: “هناك الكثير من” IFS “التي يجب أن تلعب دورها في الأسرة العادية لتستفيد من هذا”.

“لكن بالنسبة للمجتمع ، قد يكون الأمر أرخص بكثير عندما تحاول بناء بنية تحتية لمجتمع يحتاج إليه حقًا ، أو إذا كنت تحاول بناء بنية تحتية في الفضاء ، فقد يكون هذا أسهل بكثير من سنت الأسمنت والخرسانة هناك” ، أوضحت. “الاحتمالات مثيرة حقًا بالنسبة لي.”

لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية CNN قم بإنشاء حساب في CNN.com