Microbiologie in hapklare porties
Futuristische funghi
Schimmels zijn meer dan alleen maar afbrekers van organisch materiaal in het milieu (ja, ook die vergeten boterham in je tas)… Ze kunnen ook worden gebruikt om duurzame biomaterialen te maken voor diverse toepassingen!
Hoe werkt dat? Schimmels produceren filamenteuze strengen van fijne draden (hyfen), die op hun beurt het ‘wortelstelsel’ van schimmels vormen, het mycelium genaamd. Dit mycelium verteert organische substraten – zaagsel, koffie, stro – voor voedingsstoffen. Tijdens dit proces dringen de schimmeldraden de substraatdeeltjes binnen en binden ze als lijm aan elkaar, en na verloop van tijd groeit het mycelium en worden alle deeltjes stevig aan elkaar gebonden als één materiaal. Deze schimmelmaterialen worden daarom myceliumgebonden composieten genoemd en worden beschouwd als milieuvriendelijk en biologisch afbreekbaar. Ze kunnen worden gebruikt in alles, van akoestische en thermische isolatie tot verpakking, en ze worden zelfs gebruikt in wearables, aangezien schimmels momenteel worden onderzocht als materiaal voor nepleer.
Omdat schimmels kunnen groeien in omgevingen waar bijna geen vocht is, moeten de meeste schimmelmaterialen die nu worden geproduceerd volledig worden gedroogd om te voorkomen dat ze groeien en sporen vormen. Het onderzoeksteam van Neil Philips, Antoni Gandia en Andrew Adamatzky stelt in hun nieuwste onderzoeksartikel echter voor om levend mycelium van schimmels te gebruiken om op mycelium gebaseerde gefunctionaliseerde elektronica te maken.
Door delen van het myceliumnetwerk in leven te houden, hopen zij intelligente zintuiglijke vermogens in de schimmelmaterialen te creëren, waardoor deze allerlei zaken kunnen detecteren, zoals het gewicht bovenop het materiaal, voertuigverkeer, wind, sneeuw, licht, temperatuur, luchtverontreiniging, … . Dit onderzoek is cruciaal voor de ontwikkeling van op mycelium gebaseerde bouwmaterialen die een revolutie in de bouwindustrie zouden kunnen veroorzaken.
In deze studie laten de auteurs zien hoe myceliumgebonden composieten reageren op variaties in vochtgehalte door hun elektrische activiteit te wijzigen. Dit kan worden gemeten door elektrische sondes in de substraatblokken te steken. Door veranderingen in elektrische activiteit te analyseren, hopen zij een beter inzicht te krijgen in hoe schimmels reageren op fysische en chemische stimuli.
De onderzoekers brachten het vochtgehalte, de snelheid van het waterverlies en de elektrische activiteit van het myceliumgebonden composiet in kaart. Aanvankelijk werden geen elektrische pieken geregistreerd in verse blokken van het gekoloniseerde substraat, maar naarmate het vochtgehalte daalde, raakten de schimmels gestrest en ontstonden spontaan elektrische pieken. Interessant is dat de veranderingssnelheid van het vochtgehalte in substraatblokken wordt beïnvloed door de mate waarin het oppervlak van het substraat is gekoloniseerd met schimmels. Hoe groter het deel van het oppervlak dat bedekt is met schimmels, hoe sneller het substraat uitdroogt.
De onderzoekers ontdekten ook dat wanneer verse substraatblokken gedeeltelijk met plastic waren omwikkeld, zij doorgaans zeer verschillende elektrische kenmerken vertoonden. Een andere interessante vaststelling was dat wanneer het mycelium werd besproeid met waterdruppels, er elektrische pieken werden waargenomen. Hoewel al deze bevindingen vrij eenvoudig lijken, is dit de eerste stap in de richting van door schimmels ondersteunde computertechnologieën.
Het aanpassingsvermogen van schimmels bij het creëren van verschillende biofabricaten, zoals composieten, flexibel weefsel, rhizomorfen (schimmelachtige structuren) en schuimachtige materialen, biedt zeer goede mogelijkheden voor de ontwikkeling van onconventionele computersystemen. Het is echter belangrijk voorzichtig te zijn met het gebruik van schimmels voor specifieke toepassingen, omdat sommige soorten mycotoxinen kunnen produceren of invasief kunnen worden. Hier keken de auteurs slechts naar twee specifieke eetbare schimmelsoorten: Hericium erinaceus of pruikzwam, die al wordt gebruikt voor schimmelbakstenen, en Pleurotus ostreatus of oesterzwam. Verder onderzoek zou meer soorten kunnen omvatten om een beter overzicht te krijgen van de geschiktheid van verschillende schimmels.
Deze spannende ontdekking benadrukt het potentieel voor het gebruik van de unieke eigenschappen van schimmels om geavanceerde technologieën te ontwikkelen. Wie weet zien we in de toekomst op schimmels gebaseerde computersystemen die kunnen concurreren met traditionele technologieën.
Link to the original post: Phillips, N., Gandia, A. & Adamatzky, A. Electrical response of fungi to changing moisture content. Fungal Biol Biotechnol 10, 8 (2023). https://doi.org/10.1186/s40694-023-00155-0
Featured image: Created using DALL.E
Vertaald door: Liang Hobma
micro-bites.org 