25 февраля 2023
Фото из открытых источников
Трутовик (Fomes fomentarius) обладает некоторыми удивительными свойствами, как обнаружили ученые: свойствами, которые могут позволить ему в будущем стать естественной, биоразлагаемой альтернативой некоторым пластикам и другим материалам.
Как следует из названия, гриб-древоядный исторически использовался для ловли искры от огня, хотя он также был включен в одежду и использовался в медицине.
Теперь у него, благодаря тому, как собран мицелий F. Fomentarius, может быть совершенно новый уровень полезности в качестве биоразлагаемой альтернативы пластику.
Состоящий из тонких нитей, известных как гифы, мицелий образует корневидную сеть, которая распространяется через почву или гниющий материал. В случае с трутовиками эту сеть можно разделить на три отдельных слоя, говорят ученые из исследовательских институтов Финляндии, Нидерландов и Германии.
«Мицелий является основным компонентом всех слоев», — пишут они в опубликованной в журнале Science Advances статье. «Однако в каждом слое мицелий демонстрирует очень различную микроструктуру с уникальной предпочтительной ориентацией, соотношением сторон, плотностью и длиной ветвей».
Исследователи изучили структурный и химический состав плодового тела F. fomentarius, используя образцы, собранные в Финляндии. Испытания на механическую прочность были объединены с подробным сканированием гриба, чтобы подробно изучить его характеристики, выявив три слоя: твердую, тонкую внешнюю корку, покрывающую пенистый слой под ней, и стопки полых трубчатых структур в сердцевине.
Команда сообщает, что части гриба были такими же прочными, как фанера, сосна или кожа, но при этом были более легкими, чем эти материалы. Это комбинация, которая обычно не ассоциируется с мясистой частью такого гриба.
Исследователи обнаружили, что полые трубки, составляющие основную часть плодовых тел F. fomentarius, могут противостоять большим силам, чем пенистый слой, и все это без значительных смещений или деформаций.
Однако, возможно, это не так уж и удивительно: этот гриб должен быть устроен таким образом, чтобы выдерживать суровые условия смены времен года, а также падающие сверху ветки деревьев. Именно такая прочность может вдохновить на создание новых синтетических материалов.
Обычно прочнее, жестче или материалы также тяжелее и плотнее — но не в этом случае.
«Выяснилось, что необычным является то, что с минимальными изменениями в их клеточной морфологии и внеклеточном полимерном составе они образуют разнообразные материалы с отличными физико-химическими характеристиками, которые превосходят большинство природных и искусственных материалов, которые обычно сталкиваются с компромиссами свойств», — пишут исследователи. «Мы считаем, что результаты должны привлечь широкую аудиторию материаловедов и не только».
Гриб F. fomentarius уже играет ключевую роль в природе, поскольку он цепляется за мертвые деревья и выделяет важные питательные вещества, которые в противном случае остались бы в коре. Теперь это может быть еще более полезным в области материаловедения.
Необходимо точно определить, как и где этот гриб можно использовать, но понимание его слоев является важным шагом: теперь мы знаем, как он устроен на клеточном уровне.
Это часть растущего объема исследований потенциала живых материалов, использующих живые клетки контролируемым и запрограммированным способом для достижения определенных конечных результатов, которыми в данном случае будут определенные виды материалов.
«Эти результаты могут стать отличным источником вдохновения для производства многофункциональных материалов с превосходными свойствами для различных медицинских и промышленных применений в будущем», — пишут исследователи.
