未來太空旅行可能需要蘑菇

真菌學家保羅·斯塔梅茨討論了真菌在地球外的潛在用途,包括改造行星、建造人類棲息地以及為宇航員提供裸蓋菇素療法

Paul Stamets holds a fungi sample.

保羅·斯塔梅茨。

特拉夫·威廉姆斯 破碎的班卓琴攝影

名字在真菌學領域之外也廣為人知的真菌學家名單很短,而保羅·斯塔梅茨就位居榜首。斯塔梅茨在苔蘚叢生、黴菌滋生、潮溼的太平洋西北地區接受教育並長期居住,在過去幾十年中做出了許多貢獻——也許最好的總結可以在他2005年出版的著作《我的真菌奔跑:蘑菇如何拯救世界》中找到。但現在他正將目光投向地球之外,以發現蘑菇在太空探索中可以提供幫助的新途徑。

在一個新的“太空真菌學”專案中,該專案與NASA合作啟動,斯塔梅茨和各個研究團隊正在研究如何利用真菌來建造地球外的棲息地,甚至可能在未來改造行星。這並非斯塔梅茨的職業生涯首次與推測性太空科學產生交集。他還榮獲了一項許多研究人員認為僅略遜於諾貝爾獎的榮譽:擁有一位以他名字命名的《星際迷航》角色。

《大眾科學》與斯塔梅茨談論了新興領域太空真菌學對地球外的影響。


關於支援科學新聞業

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞業 訂閱。透過購買訂閱,您將幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事的未來。


[以下是採訪的編輯稿。]

首先,一個先有雞還是先有蛋的問題:《星際迷航:發現號》是否因為您開始探索太空真菌學而以您命名了一個角色,還是太空真菌學的想法受到了《星際迷航》的啟發?

哥倫比亞廣播公司聯絡了我,說《星際迷航》的編劇想和我談談:“我們身處困境,我們大約有十幾個人,我們被賦予了《星際迷航:發現號》的任務,我們遇到了瓶頸,我們看到了您的TED演講。”我曾提到用真菌改造其他行星。

你知道,《星際迷航》與其他科幻作品的區別在於,它真正開創了包容性的重要性,認識到我們社會成員的多樣性賦予我們力量。而且,事實上,這就是我作為一名真菌學家所學到的:我們生態系統的生物多樣性賦予了我們生態系統的復原力。最終,多樣性獲勝。

所以我告訴他們,用真菌改造其他行星是非常可行的。真菌是最早來到陸地的生物,啃食岩石,真菌在大約6.5億年前孕育了動物。我們是這些真菌網路後代的後代。

我說,“你們可以免費獲得所有這些概念。我是《星際迷航》的粉絲;我對此沒有任何要求。”我說,“但是,你知道,我一直想成為第一個太空真菌學家。”最後,他們說,“太空真菌學家,我們喜歡這個!多麼棒的短語;我們可以用它。”

在我們的非虛構宇宙中,您如何定義太空真菌學這個術語?

太空真菌學顯然是天體生物學的一個子集,因此天體生物學將是對地球外生物有機體的研究。

實際上,您談論的是宇宙的生物學——而在宇宙的生物學中,存在著我們的真菌。因此,太空真菌學將是對整個宇宙真菌生物學的研究。我認為我們有一天不可避免地會在其他行星上發現真菌。

地球上的真菌如何幫助在其他行星上開發人類棲息地甚至整個生態系統?

[支援行星改造的植物]需要礦物質,將真菌與植物和人類的殘骸配對[會導致它們]分解成一種形式,然後形成肥沃的土壤,可以幫助生產宇航員需要的食物。種植食物比攜帶一噸食物到太空要容易得多,對吧?大自然在有效載荷方面非常高效。大自然產生食物有效載荷比你的火箭攜帶食物有效載荷要好得多。

您目前與NASA的研究提案分為兩個階段。第一階段涉及確定分解小行星風化層的最佳真菌種類。您目前有任何可能的候選者嗎?

基本上,風化層就是小行星塵埃。[研究團隊]構建了[合成]風化層,據說是為了模仿在小行星表面和火星上發現的成分。所以我們現在正在與他們合作。我的文化庫中大約有700種真菌菌株。我提出了一些建議,我很高興地說,到目前為止,平菇是我們已經在風化層上實驗過的最好的菌株之一。

就在最近,當我們取一個物種,給它提供營養來源,並且我們想知道它[的菌絲根]會在風化層中生長多遠時,我們發現了一些意想不到的協同作用。當我們取一種真菌,觀察它在風化層中的延伸範圍時,然後我們將其與其他真菌物種結合起來——每種真菌的延伸範圍都不大。當我們有多種真菌物種在一起時,外延範圍遠遠超出預期。在某些方面,這只是證明了關於生物多樣性的整個概念。

第二階段[由天體生物學家琳恩·羅斯柴爾德和她在NASA艾姆斯的研究團隊領導]涉及確定一旦選定最佳型別,使用真菌的最有效方法。那會是什麼樣子?

宇宙中富含碳氫化合物。平菇真正擅長的是分解碳氫化合物,並將它們拆解並重組為真菌碳水化合物,即糖類。當然,糖類是地球上幾乎所有已知生命形式的絕對必需營養素。因此,使用碳氫化合物作為平菇的原料非常有意義。

現在,您有這些“啟動/停止”型別的限制。如果沒有其他必需營養素的輸入,您只能走這麼遠。因此,這不像真菌可以單獨使用碳氫化合物——它們需要增強。這就是我們必須補充它們的地方。但是,一旦你開始創造這種反應,它就會變成催化反應——也就是說,自我維持。你餵養這種催化反應越多,你擁有的生物多樣性就越多。再說一次,你會有其他生物生長和死亡。它們成為一種資源,提供維生素、其他礦物質,或許還有其他可分解的有機化合物,如纖維素或木質素,這些物質可以為這些真菌提供燃料,使其生長得更大,然後支援更多的植物產生更多的纖維素。然後它們死亡,它們分解,這些菌絲透鏡——通常是淺的、圓形的菌絲菌落——然後開始向外擴充套件。因此,您正在建立一個微型綠洲環境,可能只是一個小點。然後這些東西開始變得精緻。並且隨著它們的群落變得更加多樣化和複雜,這些生命透鏡然後開始變成更大的綠洲。當綠洲環境足夠大時,它就可以維持人類生存。

除了產生健康的土壤外,還有一些團隊正在研究如何利用真菌在其他世界生長建築物。您能否詳細介紹一下這種所謂的真菌建築可能會如何運作?

例如,我們種植了大量的靈芝菌絲體。我們種植靈芝塊。我們想壓碎這些塊,以便將它們變成土壤或獲得其他增值產品。因此,我們乾燥了這些靈芝塊,並試圖壓碎它們。但是我們無法壓碎它們。你可以用鋸條鋸開它們,但如果你試圖用錘子或其他東西敲擊它們,它們就是不會斷裂。因此,這位偉大的工程師為我們製造了一臺液壓不鏽鋼壓力機,我在這個壓力機中施加了大約2,000 psi[磅/平方英寸]的壓力,我們把我的靈芝塊放進去,它把不鏽鋼都壓彎了。試圖壓縮它,它實際上把機器都弄壞了。這東西可以整天壓碎岩石,卻無法壓碎菌絲體。

它們結構非常堅固。它們也很擅長保持熱量,因此它們的絕緣效能非常出色。此外,這些可以變成電池。你可以在火星上用菌絲體製成的結構上安裝太陽能電池板。(整個菌絲體大約85%是碳,研究表明,多孔碳可以成為一種優良的電容器。)然後你可以預先種植這些,並將它們排列成一定形狀,使其成為奈米電池。然後,它們不僅可以讓你免受火星或小行星表面的寒冷侵襲,而且房子本身也成為一個巨大的電力電池,因為它們富含碳纖維。所以,對我來說,這真的很酷。

您對這一切有什麼樣的時間表?這是我們可能在十年後或一個世紀後看到應用的那種事情嗎?

明天。它正在發生。我猜它將在10到20年內在太空實施。

在我們結束之前,讓我們再做一些推測。蘑菇在太空中可能有哪些更奇特的用途?

嗯,我能告訴你什麼呢?我確信你們的一些編輯可能會說,“不行,我們不會發表這個的。”但我認為在太空飛行中使用裸蓋菇素蘑菇非常有意義。目前在ClinicalTrials.gov網站上有超過65篇文章……表明裸蓋菇素蘑菇可以幫助人們克服[創傷後應激障礙]、孤獨和抑鬱。你認為宇航員會感到孤獨、抑鬱和患上創傷後應激障礙嗎?我認為是的。你打算如何幫助他們?

在嚴格控制的條件下,我們的宇航員[能夠]在太空中服用裸蓋菇素,觀察宇宙,不會感到遙遠和孤獨,而是感覺自己是這個巨大意識的一部分,這將給他們一個更好的心態——心理上、情感上——與其他宇航員合作並堅持完成任務。我覺得孤立、孤獨和抑鬱將是宇航員面臨的主要問題。

所以我非常真誠地說:NASA和任何其他從事太空定居工作和研究的人,你們應該考慮將裸蓋菇素蘑菇作為宇航員心理工具包的重要組成部分,以便他們能夠忍受太空和孤立的孤獨和挑戰。

裸蓋菇素蘑菇可以激發創造力;更有創造力的人會想出更多的解決方案。我認為,從某種意義上說,這是一個肥沃的生態系統,可以引導人類在太空中的可持續發展。

© .