未来是真菌

2022-02-25 22:55:08

没有真菌,我们所知道的世界就不可能存在。人类自文明之初就利用了真菌的分子能力,将小麦变成面包,将水果变成葡萄酒,我们的生活因此变得更加丰富。

巧克力、青霉素和洗涤剂等现代特权依赖真菌生产。其中一种特殊的强效成分含有能改变爱、创造力和联系体验的精神活性化合物。我们也在学习利用真菌将有机物转化为各种各样的激进解决方案,以解决当今紧迫的生态和社会问题。

然而,我们对真菌的了解远远少于对动物和植物的了解。1969年,生态学家罗伯特·哈丁·惠塔克正式确定了真菌群落的重要性、规模和多样性,从而引入了王国真菌分类法。

以前,真菌被错误地归类为植物,被认为是低级的东西,藏在植物学系的不起眼的角落里。迄今为止,已正式鉴定出12万种真菌,但科学家估计有600多万种。

这意味着98%仍有待发现,突显了真菌研究——真菌学尚未开发的潜力。

真菌王国的多样性令人难以置信。除了广受欢迎的蘑菇头盖和茎外,还有球杆、珊瑚、贝壳和球等等。

只有10%的已知真菌产蘑菇。酵母菌、霉菌和霉菌都是真菌,但大多数肉眼看不见,根本不产蘑菇。

蘑菇本身只是隐喻的冰山一角。它们只是广泛真菌网络的生殖器官。将真菌视为唯一的蘑菇就像将人视为唯一的生殖器。

翻一翻森林地面上的一堆树叶,你几乎肯定会看到白色的毛茸茸的斑块挂在落叶的下面。这些白色的棉质团是菌丝体,由单独的丝状菌丝组成。菌丝体和菌丝是真菌生长和摄食的部分,通常存在于土壤中。当它们与水融合膨胀生成蘑菇时,它们最为明显。例如,蘑菇可以被识别为泡芙球、羊肚菌或死帽。

真菌包括蘑菇和菌丝体。虽然所有的蘑菇都是真菌,但并非所有的真菌都是蘑菇。

蘑菇有一个生物学功能——繁殖。它们含有孢子,是真菌的繁殖单位,其功能类似于植物的种子。生产蘑菇用于繁殖的真菌种类是大型真菌。绝大多数不形成孢子体,被称为微真菌,它们的繁殖过程通常肉眼看不见。

森林、草原和林地并不是树木为生存而相互竞争的景观。它们是经过数百万年形成的相互关联的生态系统,它们的参与者能够在没有大脑的情况下进行谈判、合作、交易、偷窃和妥协。真菌将它们联系在一起。地下菌丝将森林编织成一个规模惊人的动态网络。

菌根真菌是地下菌丝体的网络,与植物的根系相互作用,形成共生关系。作为糖的交换,它们通过根部与植物分享氮、磷、二氧化碳等营养物质和水分。菌根真菌是土壤中分布最广的生物,高达92%的陆地植物与菌根真菌关系密切。

这远比真菌和植物之间的单一伙伴关系复杂得多。数百个菌丝体可以附着在一种植物上,反之,一个菌丝体可以附着在数百种植物上。

一个单一的菌丝体是如此之细,以至于一茶匙土壤可以容纳数百公里的菌丝体。因此,像森林地面这样的区域可以成为一条复杂的信息高速公路,真菌和植物通过它不断地传递资源和化学信号。

人们普遍认为,一棵树产生的碳可以通过其菌根伙伴与其他树共享。这是由英属哥伦比亚大学森林生态学教授Suzanne Simard博士在《自然》杂志上发表的1997篇论文中发现的。她称之为“木网”。今天,这个短语被用来描述促进转移的菌丝高速公路,因为它们的功能就像森林的有机互联网。

网络中的植物可以利用它来传递糖、激素、压力信号和碳。Suzanne绘制了许多森林中的菌根网络图,发现它们的结构与大脑中的神经网络和互联网中的节点链接相同。

最古老和最大的树木有最多的菌根连接。苏珊娜称它们为“母树”。她认为它们是社会性生物,通过给幼苗和受伤或遮荫的树木喂食,警告其他人受到攻击,并在死亡前将营养转移到邻近的植物中,来支持网络的其余部分。

并非所有的科学家都同意真菌和树木是在利他主义和合作的环境下运作的。阿姆斯特丹Vrije大学的进化生物学教授托比·基尔斯博士认为,“双方都可能受益,但他们也在不断努力使各自的回报最大化”。托比的团队以市场经济为隐喻,发表的研究表明,植物和真菌在自由市场原则下进行贸易。

一些实验表明,真菌在菌丝体中囤积营养物质以减少供应。随着植物需求的增加,真菌抬高了营养素的“价格”。研究小组还发现,一些植物物种劫持菌丝网络,窃取生存所需的能量。

这就是鬼魂植物(Monotropa uniflora)的情况,这是一种来自美洲的半透明白色草本植物,不再产生用于光合作用的绿叶。在托比的作品中,资本主义的真菌和植物在操纵森林市场供求方面与人类表现出相似之处。

当然,真菌不像动物那样拥有大脑或中枢神经系统形式的智能。它们在菌丝体中有一系列神经网络,化学物质可以通过这些神经网络传播,类似于我们的神经递质。

这些化学信号触发的反应被编入它们的DNA中,在许多情况下,这种智能在复杂程度、复杂性和联系上与人脑相当。

真菌是有知觉的,没有思想;老练,没有认知。这是一个真菌世界,我们只是生活在其中。

人类是唯一会烹饪的动物,这个过程利用化学反应将原料转化为丰富的感官享受。对食物的研究揭示了一个地区的社会状况、价值观和信仰。

不久前,蘑菇在西方文化中的公众形象仅限于披萨上的切片装饰、酒吧牛排的酱汁或罐头汤。人们几乎不了解它们的营养价值,而且它们作为蔬菜杂货店的外围成员被忽视。

我们现在更清楚了。无论是植物还是动物,蘑菇都属于一个独特的食物王国。每种蘑菇都有不同的营养成分,但都富含营养。

蘑菇是一种理想的食物,因为它不含胆固醇、钠和麸质。它脂肪、糖和卡路里含量低,富含必需的维生素和矿物质,还富含复合碳水化合物和膳食纤维,是真正的全能者。

与普通蘑菇相比,美食品种具有更独特和复杂的风味。一旦保留给厨师,他们越来越多地为家庭厨师。特别是牡蛎(平菇)、王牡蛎(杏鲍菇)、褐山毛榉(黑山毛榉)和香菇(香菇)品种已在超市得到更广泛的种植和销售。在家里种植这些蘑菇现在很容易,也很容易。

澳大利亚是真菌的天堂。它与其他大陆隔绝的历史、不断变化的气候和营养丰富的森林增加了它的多样性。如果你在新南威尔士州,前往奥伯伦。你会发现超过40000公顷的松林,使它成为美国最好的蘑菇狩猎场之一。在这里,你会发现广受欢迎的食用菌藏红花牛奶帽(Lactarius deliciousus),据说它是偶然降落在澳大利亚的,它的菌丝附着在从欧洲进口的一棵树的根部。要想在奥伯伦找到这些蘑菇,请在秋季参观,从2月底到5月,当它们繁殖时。

我们很容易忘记,我们的身体和本能是由几代与自然界和谐相处的觅食者塑造的。在当今的数字世界中,觅食是一项独特的活动。它将我们与自然重新联系起来,是对社会的一种忘却。你不是被动地吸收信息,而是主动地窥探森林寻找真菌。你只拿走需要的,而不是多余的,剩下的留给别人。与迟钝的感官相反,你磨练了注意的技巧,吸收蘑菇的身体、泥土的香气和引人注目的形状、质地和颜色。

一次森林之旅将你与更广阔的生态系统重新连接起来,提醒你是生命之网的一部分,而不是外部。腐烂的树干不再是一个眼中钉,而是一个机会之地:支架真菌——看起来像架子的木材分解者——在那里茁壮成长。在枯叶中、倒下的树上、草地上或牛粪上,蘑菇到处生长。

这是一种感人的冥想,你可以从中了解自然世界,甚至可以带回家一些免费的、美味的、营养丰富的食物。

真菌不断地与微生物、昆虫和其他动物竞争,而且由于不能移动,无法逃避威胁。他们的自卫方法是制造一系列复杂的化学物质来攻击和摧毁病原体。

真菌有数百万年的时间来发展它们的化学生存策略,幸运的是,对我们来说,这些策略中的许多可以帮助我们为健康而战。真菌用来抵御病原体的化合物在我们体内也被证明是有效的。

青霉素是世界上第一种抗生素,是最著名的药用真菌产品。在二战期间从霉菌青霉菌中提取出来的,它很快成为了一种前线特效药。一些历史学家甚至将盟军的胜利归功于青霉素的奇迹。

从真菌物种中寻找医学上有用的分子的潜力已经超越了抗菌,扩展到抗真菌、抗寄生虫和抗病毒化合物。其他著名的药用真菌包括:土曲霉(Aspergillus terreus),它是用来降低胆固醇的药物的来源;Isaria Sinclaiii,多发性硬化症治疗的来源;以及提供免疫抑制剂环孢霉素的炎性甲藻。

除了医学之外,数千年来,真菌一直以药用蘑菇的形式用于传统草药。药用蘑菇是一种相对容易获得的天然药物,副作用明显较少,因此成为传统疗法的一个有吸引力的替代品。

蘑菇和菌丝体中的化合物据说可以增强和调节免疫系统,刺激身体的自愈潜能。有些甚至可以攻击导致感染的恶性细胞或微生物。

然而,大多数蘑菇最适合用于预防性护理,与功能正常的免疫系统协同工作,增强其防御系统,保持身体无疾病。如今,真菌以粉末、胶囊、酊剂、饮料甚至护肤品的形式渗透到健康市场。

为什么这些可能有效?真菌细胞壁由甲壳素组成,甲壳素与节肢动物外骨骼中的结构成分相同。这些细胞壁是坚硬的,里面是长链的复杂碳水化合物,称为多糖。

真菌含有多种有益的多糖,但最重要的是β-葡聚糖,尤其是(1-3)、(1-6)-β-D-葡聚糖,动物研究表明,即使是小剂量也可能对免疫活性产生有益影响。

超过20000项已发表的研究表明,β-葡聚糖通常是一种强大的天然免疫系统——支持力量。它们可以刺激脆弱的免疫系统,调节过度活跃的免疫系统。它们增强了身体对细菌、病毒和寄生虫感染的保护,并提供了一系列其他协同健康益处。

对蘑菇中β-葡聚糖含量进行测试的研究发现,火鸡尾巴(云芝)和灵芝(灵芝)中的β-葡聚糖含量最高。

我们与真菌的共同进化使我们的身体有了受体位点,可以接收真菌中发现的化合物。随着我们的进化,我们利用了真菌、微生物、植物和动物有不同的过程来产生分子这一事实。我们开发了一种模式识别受体,它能与非人类化合物特异性结合。

想象一下一把锁和钥匙:当我们摄入β-葡聚糖时,它们会进入我们免疫系统中的特定受体部位,激活我们的免疫细胞,从而在体内寻找病原体和癌细胞。刺激它们可以促进身体天生的愈合和防御反应。

这意味着药用蘑菇几乎支持身体的所有主要系统,让你发挥最大潜力。

目前有几千种真菌基因组可用于筛查,以发现治疗癌症或传染病的新药。几家新一代制药公司已经将DNA测序、人工智能和数据科学应用于真菌药物的快速发现。

考虑到有多达600万种真菌可供选择,这些公司有数量无与伦比的化学品可供未来人类医疗用途审查。这也突显了保护真菌多样性的紧迫性,未来的药物可能会从中产生。

当人类食用某些种类的真菌时,它会引发意识状态的改变,包括意识、感知、认知、情绪和情绪的一些异常变化。这些变化创造了一种超越我们物质现实的迷幻体验,因此对它的描述不可避免地被淡化。但事实是,我们继续尝试通过语言、艺术和科学来阐明它们对我们心灵的魔力。

这种迷幻体验是由于真菌中的一组天然化合物具有精神活性,这意味着它们与人类心理机能相互作用。

经典的迷幻化合物包括美司卡林、DMT、psilocybin和LSD。后两个来自真菌王国。

想象一下,在日常生活的紧迫感之下,有无限的爱、和平和联系居住在你的内心深处。迷幻药让我们得以窥见这种可能性。这些开明的狂喜状态曾经只对少数幸运的人有用,但现在可以通过psilocybin蘑菇或LSD体验获得。

与普遍的看法相反,迷幻药在正确使用时是安全的。它们可以治愈创伤,是自然产生的,无毒且不会上瘾。在现代史上,迷幻药与社会运动和政治动机交织在一起,并在20世纪70年代遭到全世界的禁止。几十年来,发展一种引导公民以高效和有用的方式使用迷幻药的文化的机会已经失去。

但迷幻药的光芒再次闪烁。专注的研究人员、医生和倡导者正在通过使用合法的科学研究为广泛接受铺平道路。澳大利亚联邦政府正在资助1500万美元用于迷幻药研究的临床试验。

Psilocybin已在美国进入第二阶段临床试验。迷幻药公司即将上市。迷幻文艺复兴将迎来一场巨大的繁荣;非犯罪化和合法化运动正在取得巨大进展。这种对迷幻药效果的好奇也渗透到了主流。每天,人们都在向他们求助,以了解他们的存在——找出他们是谁,不是谁,以及他们如何重新调整自己的生活。

在气候变化、资源枯竭和废物积累的三重威胁下,我们需要彻底改变我们与自然的互动方式。对材料未来感兴趣的设计师们正在从大自然的设计系统中汲取灵感,创造一种材料的循环经济,包括材料的生长、制造、使用,以及在生命周期结束时的生物降解或再利用。真菌是这种变化的催化剂。

在即将到来的生物技术革命中,他们的自然设计原则和制造能力正在被设计出来。利用最小的能量,真菌可以被设计成精确的高性能材料。一个原子接一个原子,它们可以像生物3D打印机一样被用来创造新的可持续材料,使我们不再依赖提取能源和产品的原材料,并允许我们利用生物体固有的制造能力。

不断变化的菌丝体是新生物材料革命的核心组成部分,这场革命被称为真菌设计和真菌制造。利用菌丝体,真菌可以将一系列废物转化为几乎任何形状、强度和密度的高性能材料。这个过程既节能又节约资源。

创建菌丝体材料是一个复杂的过程,但这里有一个简单的描述。首先,可以使用不同类型的有机废物,如玉米芯、鸡蛋盒或农业垃圾来制备基质。这是用真菌菌株的孢子接种的,这些菌株因其生长速度和与基质的相容性而被选中。

菌丝从那里快速生长,在基质中交织。随着菌丝体网络的生长,它就像一种胶水,将基质固定在一起,自组装成它所在的任何容器的形状。

起始材料在不到两周的时间内转化为先进的生物材料。然后将由此产生的新材料从容器中取出,并在适当的温度和湿度下干燥。

这一过程是材料可以采用柔性塑料形式的一种方式,如板材、服装材料或包装。根据基质的类型、使用的真菌种类和定制的生长过程,材料的性能可能会发生变化,以适应不同的要求和性能。例如,使用热压将增强和硬化复合材料,使泡沫结构像木材一样硬化。在材料的使用寿命结束时,它是100%可生物降解和堆肥的。

菌丝体包装领域的一个明显领先者是一家名为Ecovative的公司,该公司的MycoComposite技术在模具中种植菌丝体,以创建一种称为蘑菇包装的定制结构。

在另一个值得注意的进展中,总部位于加利福尼亚州的生物技术公司MycoWorks创造了一种基于真菌的材料,其性能、手感甚至气味都像软皮革。使用其专利的过程,并与法国豪华时装屋Herm的合作,它创造了一种新的菌丝材料称为西尔瓦尼亚,首次亮相的秋季-冬季2021收集在一个新版本的经典Helm的维多利亚袋。

另一家使用Ecovative的MycoComposite技术生产菌丝皮革的公司是螺栓螺纹。在2020,它与Kering、LululeMon、阿迪达斯和斯特拉·麦卡特尼共同合作,共同投资、生产和推出MyLO产品2021。

随着越来越多的公司参与循环经济,一种范式转变正在发生。废物的定义被改写为真菌

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