名字在真菌学领域之外也广为人知的真菌学家名单很短,而保罗·斯塔梅茨就位居榜首。斯塔梅茨在苔藓丛生、霉菌滋生、潮湿的太平洋西北地区接受教育并长期居住,在过去几十年中做出了许多贡献——也许最好的总结可以在他2005年出版的著作《我的真菌奔跑:蘑菇如何拯救世界》中找到。但现在他正将目光投向地球之外,以发现蘑菇在太空探索中可以提供帮助的新途径。
在一个新的“太空真菌学”项目中,该项目与NASA合作启动,斯塔梅茨和各个研究团队正在研究如何利用真菌来建造地球外的栖息地,甚至可能在未来改造行星。这并非斯塔梅茨的职业生涯首次与推测性太空科学产生交集。他还荣获了一项许多研究人员认为仅略逊于诺贝尔奖的荣誉:拥有一位以他名字命名的《星际迷航》角色。
《大众科学》与斯塔梅茨谈论了新兴领域太空真菌学对地球外的影响。
关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。通过购买订阅,您将帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事的未来。
[以下是采访的编辑稿。]
首先,一个先有鸡还是先有蛋的问题:《星际迷航:发现号》是否因为您开始探索太空真菌学而以您命名了一个角色,还是太空真菌学的想法受到了《星际迷航》的启发?
哥伦比亚广播公司联系了我,说《星际迷航》的编剧想和我谈谈:“我们身处困境,我们大约有十几个人,我们被赋予了《星际迷航:发现号》的任务,我们遇到了瓶颈,我们看到了您的TED演讲。”我曾提到用真菌改造其他行星。
你知道,《星际迷航》与其他科幻作品的区别在于,它真正开创了包容性的重要性,认识到我们社会成员的多样性赋予我们力量。而且,事实上,这就是我作为一名真菌学家所学到的:我们生态系统的生物多样性赋予了我们生态系统的复原力。最终,多样性获胜。
所以我告诉他们,用真菌改造其他行星是非常可行的。真菌是最早来到陆地的生物,啃食岩石,真菌在大约6.5亿年前孕育了动物。我们是这些真菌网络后代的后代。
我说,“你们可以免费获得所有这些概念。我是《星际迷航》的粉丝;我对此没有任何要求。”我说,“但是,你知道,我一直想成为第一个太空真菌学家。”最后,他们说,“太空真菌学家,我们喜欢这个!多么棒的短语;我们可以用它。”
在我们的非虚构宇宙中,您如何定义太空真菌学这个术语?
太空真菌学显然是天体生物学的一个子集,因此天体生物学将是对地球外生物有机体的研究。
实际上,您谈论的是宇宙的生物学——而在宇宙的生物学中,存在着我们的真菌。因此,太空真菌学将是对整个宇宙真菌生物学的研究。我认为我们有一天不可避免地会在其他行星上发现真菌。
地球上的真菌如何帮助在其他行星上开发人类栖息地甚至整个生态系统?
[支持行星改造的植物]需要矿物质,将真菌与植物和人类的残骸配对[会导致它们]分解成一种形式,然后形成肥沃的土壤,可以帮助生产宇航员需要的食物。种植食物比携带一吨食物到太空要容易得多,对吧?大自然在有效载荷方面非常高效。大自然产生食物有效载荷比你的火箭携带食物有效载荷要好得多。
您目前与NASA的研究提案分为两个阶段。第一阶段涉及确定分解小行星风化层的最佳真菌种类。您目前有任何可能的候选者吗?
基本上,风化层就是小行星尘埃。[研究团队]构建了[合成]风化层,据说是为了模仿在小行星表面和火星上发现的成分。所以我们现在正在与他们合作。我的文化库中大约有700种真菌菌株。我提出了一些建议,我很高兴地说,到目前为止,平菇是我们已经在风化层上实验过的最好的菌株之一。
就在最近,当我们取一个物种,给它提供营养来源,并且我们想知道它[的菌丝根]会在风化层中生长多远时,我们发现了一些意想不到的协同作用。当我们取一种真菌,观察它在风化层中的延伸范围时,然后我们将其与其他真菌物种结合起来——每种真菌的延伸范围都不大。当我们有多种真菌物种在一起时,外延范围远远超出预期。在某些方面,这只是证明了关于生物多样性的整个概念。
第二阶段[由天体生物学家琳恩·罗斯柴尔德和她在NASA艾姆斯的研究团队领导]涉及确定一旦选定最佳类型,使用真菌的最有效方法。那会是什么样子?
宇宙中富含碳氢化合物。平菇真正擅长的是分解碳氢化合物,并将它们拆解并重组为真菌碳水化合物,即糖类。当然,糖类是地球上几乎所有已知生命形式的绝对必需营养素。因此,使用碳氢化合物作为平菇的原料非常有意义。
现在,您有这些“启动/停止”类型的限制。如果没有其他必需营养素的输入,您只能走这么远。因此,这不像真菌可以单独使用碳氢化合物——它们需要增强。这就是我们必须补充它们的地方。但是,一旦你开始创造这种反应,它就会变成催化反应——也就是说,自我维持。你喂养这种催化反应越多,你拥有的生物多样性就越多。再说一次,你会有其他生物生长和死亡。它们成为一种资源,提供维生素、其他矿物质,或许还有其他可分解的有机化合物,如纤维素或木质素,这些物质可以为这些真菌提供燃料,使其生长得更大,然后支持更多的植物产生更多的纤维素。然后它们死亡,它们分解,这些菌丝透镜——通常是浅的、圆形的菌丝菌落——然后开始向外扩展。因此,您正在创建一个微型绿洲环境,可能只是一个小点。然后这些东西开始变得精致。并且随着它们的群落变得更加多样化和复杂,这些生命透镜然后开始变成更大的绿洲。当绿洲环境足够大时,它就可以维持人类生存。
除了产生健康的土壤外,还有一些团队正在研究如何利用真菌在其他世界生长建筑物。您能否详细介绍一下这种所谓的真菌建筑可能会如何运作?
例如,我们种植了大量的灵芝菌丝体。我们种植灵芝块。我们想压碎这些块,以便将它们变成土壤或获得其他增值产品。因此,我们干燥了这些灵芝块,并试图压碎它们。但是我们无法压碎它们。你可以用锯条锯开它们,但如果你试图用锤子或其他东西敲击它们,它们就是不会断裂。因此,这位伟大的工程师为我们制造了一台液压不锈钢压力机,我在这个压力机中施加了大约2,000 psi[磅/平方英寸]的压力,我们把我的灵芝块放进去,它把不锈钢都压弯了。试图压缩它,它实际上把机器都弄坏了。这东西可以整天压碎岩石,却无法压碎菌丝体。
它们结构非常坚固。它们也很擅长保持热量,因此它们的绝缘性能非常出色。此外,这些可以变成电池。你可以在火星上用菌丝体制成的结构上安装太阳能电池板。(整个菌丝体大约85%是碳,研究表明,多孔碳可以成为一种优良的电容器。)然后你可以预先种植这些,并将它们排列成一定形状,使其成为纳米电池。然后,它们不仅可以让你免受火星或小行星表面的寒冷侵袭,而且房子本身也成为一个巨大的电力电池,因为它们富含碳纤维。所以,对我来说,这真的很酷。
您对这一切有什么样的时间表?这是我们可能在十年后或一个世纪后看到应用的那种事情吗?
明天。它正在发生。我猜它将在10到20年内在太空实施。
在我们结束之前,让我们再做一些推测。蘑菇在太空中可能有哪些更奇特的用途?
嗯,我能告诉你什么呢?我确信你们的一些编辑可能会说,“不行,我们不会发表这个的。”但我认为在太空飞行中使用裸盖菇素蘑菇非常有意义。目前在ClinicalTrials.gov网站上有超过65篇文章……表明裸盖菇素蘑菇可以帮助人们克服[创伤后应激障碍]、孤独和抑郁。你认为宇航员会感到孤独、抑郁和患上创伤后应激障碍吗?我认为是的。你打算如何帮助他们?
在严格控制的条件下,我们的宇航员[能够]在太空中服用裸盖菇素,观察宇宙,不会感到遥远和孤独,而是感觉自己是这个巨大意识的一部分,这将给他们一个更好的心态——心理上、情感上——与其他宇航员合作并坚持完成任务。我觉得孤立、孤独和抑郁将是宇航员面临的主要问题。
所以我非常真诚地说:NASA和任何其他从事太空定居工作和研究的人,你们应该考虑将裸盖菇素蘑菇作为宇航员心理工具包的重要组成部分,以便他们能够忍受太空和孤立的孤独和挑战。
裸盖菇素蘑菇可以激发创造力;更有创造力的人会想出更多的解决方案。我认为,从某种意义上说,这是一个肥沃的生态系统,可以引导人类在太空中的可持续发展。