Грибные джунгли
Давайте попробуем вспомнить названия съедобных грибов, растущих по соседству. Рыжие лисички? Прекрасно. Опята? В корзину! Подосиновик, подберезовик — вы уже догадались, где их искать. У маслят шляпка характерно скользкая, а у сыроежек она бывает разных цветов. Если наткнулись на белый гриб, вам повезло: он хорош. Но чем глубже мы уходим в чащу, охваченные азартом, тем более странные сущности встречаются нам на пути: грибы-трутовики растут на стволах деревьев, грибы-пылевики лопаются облачком пыли, когда на них наступаешь. Одни грибы фосфоресцируют по ночам, другие сложно отличить от плесени, третьи копируют внешность четвертых.
Из 72 тыс. изученных грибов 11 тыс. растут на территории нашей страны. Но, по словам руководителя лаборатории систематики и географии грибов Александра Коваленко, еще примерно столько же остаются неизвестными для биологов. Лесные массивы России колоссальны, в плане разнообразия они настоящие «грибные джунгли» Земли.
Кишечник наизнанку
Все начинается с питания. Мы перевариваем, нас переваривают; если вы что-то не перевариваете, значит, вы просто не умеете это готовить. Грибам — что отличает их от растений и сближает с животными — для жизни нужны углеводы, белки и жиры, которые они не могут произвести сами (поэтому их называют «гетеротрофы»). Но как же они тогда питаются?
Когда вы говорите «гриб», нужно представлять себе не столько шляпку с ножкой (это называется плодовым телом гриба), сколько длинные тонкие нити — гифы, расходящиеся во все стороны под землей.
Они формируют грибницу — мицелий. У гриба внешний тип питания; чтобы переварить и усвоить какие-то полезные вещества из внешнего мира, гриб должен нащупать их своим гифом, правильно химически опознать, синтезировать внутри гифа подходящие ферменты. Чтобы начать переваривание снаружи.
Разворачивая аналогию: химические реакции, протекающие в нашем кишечнике, гриб вынужден совершать в прилегающем к нему пространстве: мало-помалу расщеплять мертвые растения, падаль, кору. Однако для отдельных процессов, например получения глюкозы, у некоторых грибов нет в запасе нужных реагентов, а это значит, что приходит время заключать альянсы.
Подземная биржа, химический компьютер
Мы многого не замечаем у себя под ногами. Между грибами и корнями деревьев и различных растений во многих случаях установилась симбиотическая связь, называемая микориза. Она позволяет каждому из организмов обмениваться химическими веществами, которые он не производит сам, но которые производит «партнер».
Раньше предполагали, что это происходит едва ли не само собой: где меньше концентрация, туда и переносится ресурс. Однако в 2019 году группа ученых из Нидерландов провела исследование, которое показало, что между мицелием и корнями формируется настоящий «биохимический рынок».
Некоторые соединения отправляются туда, где нехватки еще нет, другие удерживаются, пока не произойдет бартер, а иногда грибница может буквально менять направление движения микроэлементов: нет, никакого фосфора, пока не придет оплата за азот, да и глюкоза нынче в цене.
Но как? Откуда в грибах этот ум, эта расчетливость? Подобная мысль может показаться непривычной, но, прежде чем отметать ее в сторону, спросите себя: что такое интеллект, если не способность организма решать задачи в окружающей его среде. А поскольку у грибницы нет не только кишечника, но даже примитивной нервной системы, этот интеллект реализуется при помощи… химических процессов.
Представьте, что перед вами стоит задача наиболее оптимальным образом соединить друг с другом города Японии.
Вы можете привлечь для этого компьютер, то есть электрический интеллект: его микропроцессор оперирует нулями и единицами, а проведенное им вычисление отобразится на экране в виде графа. Но вы также можете последовать по стопам Тошики Нагаки, профессора Университета Хоккайдо: он разложил пищевые комочки, так же как расположены города на карте, и ждал, пока слизевик (этот организм тоже является грибом) разрастется. И — да, в итоге безмозглое одноклеточное существо воспроизвело карту основных транспортных магистралей Японии. По мере того, как картина становится все сложнее, от грибов-еды до грибов-биоматериалов остается один шаг.
Мицелий, как настоящий биокомпьютер, сканирует окружающую среду и растет согласно ей. Какой формы мицелий? Это как спрашивать, какой формы вода. Ответить на этот вопрос можно, лишь зная, где именно он растет. Кроме того, мицелии децентрализированные, у них нет единого центра принятия решений. Эту мысль прекрасно описал в своей книге биолог Мерлин Шелдрейк «Женщины, собирающие грибы», сделав аналогию гриба и музыкальной полифонии.
Дана Молжигит
Полифония — это одновременное пение нескольких партий или рассказывание нескольких истории, где голоса никогда не сливаются в единый фронт. Ни один голос не отказывается от своей идентичности. Мицелий полифоничен в телесной форме. Каждый из голосов — это кончик гифа, исследующий для себя звуковой ландшафт. Хотя каждый волен скитаться, их скитания нельзя рассматривать отдельно от других. Ведущей мелодии нет. Централизованного планирования нет. Тем не менее появляется форма.
исследовательница-биодизайнер, Школа архитектуры Бартлетт (Британия)
Чаны с микокожей
Обычно он стоит на подоконнике или на холодильнике, в банке. Когда заходят гости, кто-то обязательно спросит, что это и не испортилось ли оно уже. Но вы знаете, что нет, потому что это чайный гриб. Странная, немного пугающая студенистая пленка дает прекрасную иллюстрацию того, как гриб превращается в биотехнологию: мы не едим чайный гриб — мы пьем жидкость, обогащенную продуктами его жизнедеятельности. Мы используем его как биохимическое устройство. И если в советские годы напиток чайного гриба наши бабушки получали сами, сегодня он производится в промышленных масштабах и известен под названием «комбуча».
Фото: Даниил Беляков
Знание особенностей роста и развития конкретного мицелия дает вам карт-бланш для его использования.
Например, из мицелиальных материалов можно делать микокожу — вещество, по своим свойствам очень похожее на выделанную кожу животных. Только представьте: не нужно никого убивать, нужно только правильно подобрать ферментационную смесь в биореакторе и ждать от 5 до 14 дней. Однако грибница не знает, что вы хотите сделать из нее заменитель кожи; ее эволюционная программа диктует ей начинать формировать плодовые тела и размножаться. Поэтому вам также нужно найти определенную комбинацию смеси СО2, температуры (~30°C) и влажности (50–99%) в инкубационной камере, при которой мицелий будет только расти вширь, не пытаясь отращивать грибы. В итоге вы получите колышущуюся плотную пленку, которую затем можно рулонами снимать с питательных чанов и спрессовывать, получая заменитель кожи: именно этого результата добилась команда ученых из Финляндии из Центра технических исследований VTT.
«Упакуем, очистим, проведем электричество»
И это только начало! В течение 2010-х было зарегистрировано более полусотни международных патентов на материалы из грибов и различные способы их использования. Китайская компания Shenzhen Teq Dev. разработала промышленный цикл по переработке сельскохозяйственных отходов — стеблей от кукурузы и пустых колосьев пшеницы — в упаковочный материал, основанный на грибном мицелии. Этот одновременно плотный, легкий и биоразлагаемый продукт не только уменьшает нагрузку на окружающую среду, но и впоследствии, распадаясь, сам возвращает органические вещества в почву.
Далее: химический гений некоторых видов грибов синтезирует энзимы, с помощью которых стало возможным очищать разливы нефти, удалять остатки машинного масла и пестициды из почвы, а само использованное вещество хорошо разлагается. Однако, помимо борьбы с масштабными последствиями человеческой деятельности, у этих энзимов нашлось и более прозаическое применение: поглощение жидких экскрементов наших домашних питомцев. Смотрите на полках зоомагазинов в 2030-м.
Вещества из мицелия имеют разную степень химической активности; в зависимости от нее из них можно делать термоклеевые покрытия, антимикробные материалы для перевязки ран, даже косметические губки. Более того — в одном из своих патентов компания Ecovative описала, как сделать из мицелия инструмент для «выращивания» электрических цепей.
Наконец, в опубликованном в прошлом году в Nature исследовании ученые зашли настолько далеко, что предложили рассмотреть структуру волокнистого каркаса мицелия как «строительные леса», на которых можно будет выращивать ткани человеческого тела! Так что если раньше съедобные грибы Pleurotus ostreatus и Ganoderma lucidum становились частью вашего организма благодаря пищеварению, то в течение ближайших лет они могут стать биотехнологией, с помощью которой вам вырастят участок кожи или новый орган.
В ходе моего собственного исследования в Бартлетт-колледже я много узнала о мицелиях, выращивая их в различных субстратах и используя различные питательные вещества. Например, для гриба-трутовика (плотные грибовидные структуры, растущие на коре деревьев. — Прим. ред.) мы использовали биологические отходы, которые находили в разных частях Лондона, и смотрели, как именно гриб будет взаимодействовать с этими веществами. В этой связи показателен стартап «Живые коконы» из Нидерландов: там грибы используются для переработки останков умершего, чтобы затем составляющие человека вещества снова вернулись в природу.
Дана Молжигит
Живущие во грибе
Способность мицелия заполнять выделенное ему пространство сравнительно однородной структурой — достоинство, полезное не только на микроскопическом уровне. Последние годы оно все больше и больше привлекает внимание архитекторов и представителей строительной индустрии.
Действительно, почему бы не выращивать дома, мебель, кирпичи?
Нет, речь не идет о полном и бесповоротном переходе к «грибной зеленой урбанистике». Но мы уже сейчас можем внедрять дешевые и экологичные решения там, где здание должно быть построено за короткое время. Наконец, когда дорожают строительные материалы, почему бы не попытаться взять их производство в свои руки?
Чтобы закончить высшее образование, одни пишут дипломную работу, а Наталья Беата Пиорека вырастила стул из грибов. В 2019 году ее проект MYCOsellа был принят в качестве выпускного проекта в Университете Ньюкасла. В том же 2019 году на архитектурной выставке в Дании был представлен «Растущий павильон». По словам его создателей (их сайт также достоин внимания), обшивка этого павильона состоит из 88 панелей мицелия.
Проведенный в 2021 году обзор ожиданий и реальности в сфере возведения зданий из грибов примешивает к радужным перспективам серо-будничные оттенки. Трубчатой структуре Hy-Fi 2014 года, достигшей 13 метров в высоту, потребовались дополнительные стальные подпорки из-за порывов ветра. Пластинчатый навес Shell Mycelium 2016 года (отчасти похожий на «Растущий павильон») должен был обрастать мицелием непосредственно в ходе выставки, но подготовленный в качестве основы роста композитный материал высох раньше времени.
Означает ли это, что грибные строения — всего лишь эстетический курьез и прихоть архитектурной моды? Конечно же нет! Вы только подумайте, сколько тысячелетий у людей ушло на то, чтобы набить руку в древесной или каменной архитектуре: сколько дворцов рассыпалось, сколько хором превратилось в золу. И сейчас, сделав огромный, по меркам своего существования, виток, человечество заново открывает жилища через жизнь, живую материю, биос, как некогда мы делали шатры из костей гигантов.