「自然の独創的なエンジニア」: 科学者が菌類の驚くべき可能性を探求 |菌類

F外側から見ると、それは普通のおむつに見えますが、毎年埋立地に捨てられる数百億枚のうちの 1 つです。しかし、ヒロのおむつには珍しい付属品が付属しています。それは、赤ちゃんのネバネバした排泄物にふりかけるための凍結乾燥菌の袋です。

そのアイデアは、プラスチックも含めたおむつ全体を 1 年以内に堆肥に分解する触媒プロセスを開始することです。

ヒロは、地球上で最も差し迫った環境課題のいくつかに取り組むために菌類を使用した画期的なイノベーションを表彰する「Future is Fungi Awards」で今週表彰されたいくつかのイノベーションのうちの 1 つです。

ブリストルにある西イングランド大学のアンドリュー・アダマツキー教授は、菌類にスポットライトを当てるためにいくつかの力が結集しつつあると述べ、菌類を型破りなコンピューティング回路に組み込むことができるかどうかを研究していると述べた。

「第一に、人々は菌類が植物でも動物でもなく、並外れた生物学的能力を備えた広大でほとんど未踏の独自の王国であることを認識し始めています」と彼は言う。 「第二に、真菌の包装、真菌の皮革、真菌の断熱材、さらには真菌のエレクトロニクスなどの実践的な実証は、これらの生物が多くの工業用材料を置き換えたり、強化したりできることを示しています。第三に、私たちは廃棄物、汚染、生物多様性の損失、気候ストレスといった緊急の地球規模の課題に直面しています。」

「菌類は、人間が過酷または汚いと考える環境で繁殖し、価値の低い資源を有用なものに変えることができます。菌類は、まさに私たちが今必要としている性質を備えたタイムリーな生物です。」

この約束の中心となるのは菌糸体、つまり真菌の大部分を形成する糸状のネットワークです。農業廃棄物のみを使用して、強力で軽量の材料に成長させることができ、一部の種は、木材、石油様化合物、およびさまざまなプラスチックを分解できる強力な酵素を分泌します。

構造の構築と複雑な分子の消化という二重の能力により、菌類は非常に多用途に利用できるようになります。菌糸体は、建築材料として成長させたり、生分解性の発泡体にしたり、汚染された環境を浄化するために使用したり、化学物質を合成するための生物学的工場として利用したりすることができます。

柔らかいプラスチックは通常、分解するのに何世紀もかかりますが、ヒロの目標は、赤ちゃんの排泄物からの水分に反応して活性化する独自の配合の菌類をプラスチックに埋め込むことで、これを 12 か月に圧縮することです。ヒロの創設者兼最高経営責任者（CEO）のミキ・アグラワル氏によると、この菌類は酸素の乏しい埋立地条件でも順調に増殖し、プラスチックの炭素骨格を急速に消化する酵素を分泌して、マイクロプラスチックを残さないという。

「これまでのところ、私たちは研究室でこれを6か月以内に実行できることを示しており、現在は自然環境の模擬埋立地条件でおむつをテストしています」とアグラワル氏は述べた。

科学者たちは、このアプローチがある程度まではもっともらしいことに同意しています。 「菌類には、特定のプラスチック、特にポリウレタン、ポリエステルベースのプラスチック、一部の複合材料を分解する能力が絶対にあります。研究室では、これはうまく機能しており、改善が続けられています」とアダマツキー氏は述べた。 「しかし、ポリエチレンとポリプロピレンは依然として頑固な耐性を持っています。一部の菌類はそれらをゆっくりと侵食する可能性がありますが、その速度は現在、産業規模の埋立地修復には遅すぎます。」

プラスチックは、真菌が進出している分野の 1 つにすぎません。今年の受賞企業のうちの 2 社、Michroma と Mycolever は、化粧品やトイレタリーに使用される天然食品着色料や乳化剤など、石油化学由来の添加剤に代わるより環境に優しい代替品を生産する、菌類を生きた化学工場に変えることを目指しています。従来のバージョンは多くの場合、二酸化炭素を大量に消費するか、環境にダメージを与えるサプライチェーンに依存しています。真菌発酵は、よりクリーンでより柔軟なルートを提供します。

その柔軟性の一部は菌類そのものからもたらされます。細菌や酵母は新しい化学物質を作るために遺伝子工学を必要とすることがよくありますが、より広範な真菌界には、工学をまったく必要としない、または最小限しか必要としない、はるかに幅広い自然のレパートリーがあります。

「過去数十年にわたり、この地球上には推定510万種の菌類が存在することがわかってきました。また、技術の進歩により、科学者は菌類の多くの配列を解析できるようになりました。つまり、菌類の働きについて私たちはさらに多くのことを知ることができ、菌類が非常に多くの能力を持っていることに気づきました」と菌類を利用してパーソナルケア製品用の乳化剤を合成しているMycolever社の創設者兼最高経営責任者（CEO）のブリッタ・ウィンターバーグ氏は語った。

菌類のより複雑な代謝により、より複雑な化合物の生成も可能になります。 「糸状菌は、本来、世界で最も鮮やかな色素の多くを含む複雑な二次代謝産物を強力に生産します」と、糸状菌を天然の食用色素の製造に使用しているミクロマ社の最高経営責任者（CEO）リッキー・カッシーニ氏は語る。 「代謝産物を分泌する生来の能力により、下流の処理が簡素化され、業界が要求する性能を備えた食品着色料の製造に理想的になります。」

また、通常厳密に制御された条件を必要とする酵母や細菌とは異なり、多くの真菌はそれほど要求が厳しくありません。 「彼らは、おがくず、わら、ボール紙、農業副産物など、安価で価値の低い基質で成長し、細菌培養を破壊するような汚染を許容することがよくあります」とアダマツキー氏は述べた。

もう 1 つの新しい用途は、菌糸体の自然な耐熱特性を利用したものです。 「菌類の細胞壁には熱に耐える物質が含まれており、住宅の断熱、包装資材の断熱、現実の火災の消火など、防火や断熱に適している可能性があります」とヤシール・トゥルキ博士は述べた。ヨルダンに本拠を置く同氏の会社メタノベーションは、菌糸体ベースの消火泡消火剤を開発中である。この泡消火剤は、しばしばPFAS「永久化学物質」が土壌に浸出する合成泡消火剤とは異なり、廃棄物を利用して成長し、使用後は自然に生分解することができる。

最も興味深いフロンティアの 1 つは、センシングやエレクトロニクスにおける菌類の利用です。このアイデアは SF のように聞こえるかもしれませんが、すでに研究室で研究されています。

研究者らは、生きた菌糸体を注入した材料が単純な電子部品のように動作できることを示しました。つまり、小さな発振器のようにパルスを発したり、コンデンサのように信号を一時的に保存したり、基本的な回路のように情報をフィルタリングしたりすることができます。布地や発泡体に成長すると、光、圧力、化学薬品にも反応し、成長し、自己修復し、継続的に環境に適応し、必要がなくなったら生分解する生きたセンサーの可能性が高まります。

アダマツキーのグループは、菌糸ネットワークの電気的挙動を実験しているグループの 1 つです。 「実験室では、菌糸体からの自然な電気スパイクを記録し、バイオセンシング、ソフトロボット工学、または型破りなコンピューティングにそれらを使用できます」と彼は言いました。 「これほど多機能な生物学的システムはほとんどありません。」

本格的な真菌エレクトロニクスは今のところ推測の段階にとどまっている。しかし、Future is Fungi Awards の目的は、まさにこの種の初期段階のイノベーションを加速することです。 「この賞は、菌類の科学を体系的な変化に変える最も大胆な先見の明を持った人たちを支援するために存在します」と創設者 CEO のスザンヌ・グローセンは述べています。 「菌類は自然の本来のエンジニアです。私たちは菌類にふさわしいプラットフォームを提供しているだけです。」

しかし、菌類は並外れた存在であるため、アダマツキー氏は、菌類があらゆる従来の技術を置き換えることができる、あるいは置き換えるべきであると考えることに対して警告した。 「適切な状況で使用すると、菌類は強力な味方になります」と彼は言います。 「これらの生物は産業をより持続可能にし、新しい材料を作成し、環境修復を助けることができますが、より広範な技術的および社会的変化の一部である必要があります。」

自己堆肥化おむつは、この目標に向けた小さな一歩となる可能性があります。しかし、彼らの発展は、より大きな真実も示しています。人為的な問題の解決策を模索する中で、彼らの一部はすでに足の下で静かに編み始めているかもしれません。