2014年9月30日 星期二

蘑菇拯救世界的六種方法

Paul Stamets   :  6 ways mushrooms can save the world

真菌學家Paul Stamets列舉了6種菌絲體和真菌可以幫助拯救世界的方法:清除污染的土壤、製造­殺蟲劑、治療天花和流感......




http://www.ted.com/talks/paul_stamets_on_6_ways_mushrooms_can_save_the_world



演講內容

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我喜歡挑戰,而拯救地球或許是個不錯的挑戰。 我們都知道地球面臨危機。 我們已進入這星球上 第六次大規模的物種滅絕。 我經常在想如果有一個聯合物種組織, 別名為「啊哦-」 (笑聲)-並且每個物種都有權利投票, 我們會被票選逐出地球還是保留下來? 我想這個票選正在進行。
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我想告訴大家一系列六種真菌法。 這些方法以菌絲為基礎,提供利用真菌的方式。 菌絲體存在於任何地形種。 它異常堅韌,能夠牢固土壤。 可以固定超過自身三萬倍重量的土壤。 它們是大自然中的巨型分子分解機--土壤魔術師。 它們生產腐質,覆蓋地球表面。 我們目前發現植物間養分 可透過菌絲體多方向傳遞。 菌絲體就好像是 不斷提供赤楊、白樺樹、鐵杉、檜木、 黃杉養份的母親。
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妲斯蔕和我喜歡說這是我們星期天上教堂的地方。 我愛這古老的叢林, 而且因為我們有這些叢林,我是愛國的美國人。 你們大多知道蘑菇。 坦白說,我常面臨一個問題, 就是當我向人們提起菇類, 他們立即想到的是蘑菇或是迷幻蘑菇。 他們對我翻白眼,認為我瘋了。 所以我希望在座的人永遠不要有這樣的偏見。 我們稱之為菇類恐懼症: 當談到菌類時產生的非理性恐懼。
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菇類生長的速度是非常快的。 第21天、第23天、第25天。 菇類會生產非常強的抗生素。 實際上,與其他生物王國相比我們與真菌類更接近些。 大約20位真核微生物學家 在兩年前發表了一篇論文建立「後鞭毛生物」-- 一個聯繫起動物與真菌的超大族群。 我們有共同的病原體。 真菌不喜歡被細菌侵蝕, 所以我們最有效的抗生素來自真菌。 但這是個過了黃金時期的菇。 他們形成孢子後會死亡。 但我要提出,菇類死亡後, 接下來在菇上生存的微生物 對健康和叢林有絕對的重要性。 它們使樹木成長, 它們創造餵養菌絲體的腐質。
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我們看這裡一株菇正在形成孢子。 孢子正在發芽, 然後菌絲體就形成並且深入地下。 在一立方英吋的土壤中,可能含有超過8英里長的細胞。 我的腳掌現在正踩著大約300英里的菌絲體。
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這是一張尼克瑞得和帕特里克希基所拍攝的顯微照片。 注意當菌絲成長時, 它擴張領地並建立網路。 我用掃描式電子顯微鏡很多年了, 我有數千張的電子顯微照片。 當我注視着菌絲體的圖像時, 我意識到它們是微孔過濾薄膜。 我們呼出二氧化碳,菌絲體也是。 它們也像我們一樣吸入氧氣。 但這些是外置的胃和肺。 我想帶給大家的一個概念是他們還是神經薄膜。 在這些洞中,更微小的洞會形成。 當他們深入土壤,他們會吸收水分。 他們就想小井一般。 在這些小井中,菌絲族群開始形成。 所以海綿般的土壤不只防止腐化, 也建立一個可以讓許多其他生物生長的 菌絲世界。
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我最早在90年代提出, 菌絲體是地球的天然互聯網。 仔細觀察菌絲體你會發現他們有非常多的分支。 如果有一個分支損壞了,很快地, 因為這些節點互相交叉-- 網絡工程師可能稱之為連線熱點-- 提供其它可以連通養分輸送以及信息傳遞的通路。 菌絲體是有感知的。 它可以感受到你的存在。 當你在路地上行走, 它緊跟著你的腳步躍上來抓取土塵。 所以我相信電腦網路的發明是 由於生物已創造出非常成功的系統後 不可避免的成果。 地球為了自己的益處而創造了它的網路, 現在我們作為這星球上位於頂端的生物, 正嘗試著分配資源來保護生態圈。
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擴大範圍來看,暗物質也與菌絲體的形態類似。 我相信生命由物質產生, 生命從單個細胞開始,單細胞串接起來 形成鏈接,繼而形成網絡。 我們觀察宇宙也發現相同的模式。
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在座的大多數人可能不一定知道真菌是第一種登上陸地的生物。 他們在13億年前來到陸地上, 植物在好幾百萬年以後才開始在陸地上生長。 這怎麼可能呢? 因為菌絲體製造草酸 和其他酸性物質和酶。 使他們能夠侵蝕石塊並獲取鈣質和其他礦物 來形成草酸鈣。 不斷將岩石分解稱小的細屑,這就是產生土壤的第一步。 草酸是由兩個二氧化碳分子結合起來。 所以真菌和菌絲體 以碳酸鈣的形式保存二氧化碳。 其他類型的草酸 也都是石塊中二氧化碳 和其他礦物質的保存。
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這個現象是在1859年首次發現的。 這是一張弗郎茲休伯在1950年代 於沙特阿拉伯所拍攝的照片。 420萬年前,這種生物就存在了。 它叫做原杉藻屬。 原杉藻屬全長約有一米。 當時地球上最高的植物不超過0.6米。 芝加哥大學的伯易斯博士去年在 Journal of Geology(地質學期刊)上發表了一篇文章 確認原杉藻屬是一種巨大的真菌, 一個巨大的蘑菇。 這些巨型蘑菇曾遍佈地球表面, 存在於幾乎所有地面, 且存在了千萬年之久。
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現在我們正經歷一些物種滅絕的情況 。 你們大多知道六千五百萬年前, 地球上曾經有過一次隕石撞擊。 隕石擊中地球, 大量的塵埃被拋到了大氣圈中, 陽光被阻斷了,真菌延續了地球上的生命。 那些依賴真菌的生物得到了好處, 因為真菌不需要光。 最近在愛因斯坦大學, 學者們確認真菌會使用輻射作為能源, 就好像植物利用陽光一樣。 所以關於真菌生存在其他行星上的可能性, 我覺得早有一個已知的結論, 至少我是這麼認為的。
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世界上最大的生物在於俄勒岡州的東部。 我不可能沒發現它,因為它有2200英畝大。 2200英畝那麼大,2000多年的歲月。 地球上最大的生物是一張菌絲體「地毯」,一個細胞壁的厚度。 這個生物怎麼可能會這麼大 卻只有一個細胞壁厚? 而我們卻有厚五、六層的細胞保護着我們。 菌絲體在合適的條件下會產生蘑菇, 且以能夠穿破柏油路的力量生長出來。 我們之前參與一些實驗, 如果時間夠,我要給你們看六個 可以幫助拯救世界的方法。 我在華盛頓的柏林翰和巴特爾實驗室合作。 在那有四堆柴油和石油廢料: 一堆是對照組、一堆是加了催化酶的、 一堆加了細菌、 一堆加了蘑菇菌絲。 菌絲體吸收了石油。 菌絲體會產生催化酶-- 能破壞碳氫鍵的過氧化酶。 這些鍵與碳水化合物的鍵結相同。 所以菌絲體被浸在石油中。 我們在六周後回來, 移除油布後, 發現其它堆都腐爛、發黑、發臭。 只有這堆被 幾百磅蚝蘑覆蓋 且顏色變淺。 催化酶將碳氫鏈重組 轉變成真菌可用的糖分。
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有些蘑菇長得很好, 長的非常大。 他們表現出可以獲得多少養分。 但另外一件事也發生了,一件讓我頓悟的事。 他們產生孢子,孢子吸引昆蟲, 昆蟲產下卵,卵成為幼蟲。 這樣就吸引了鳥兒前來,也帶來了種子, 這讓我們廢物堆成為了一塊生命綠洲。 但其他堆則是又黑又臭的死物質, 且他們的PAH(具有香味的碳氫化合物)含量 在八個禮拜中從百萬分之一萬減少到小於兩百。 最後我們沒有圖像的是 整堆成為一個生命綠地。 這些是向其他生物族群 打開生命大門的物種。
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所以我發明了一種粗麻袋,利用基地復活的概念 使用風沙將菌絲置入。 你可以把這些麻袋放到一個 製造大腸桿菌或者其他廢料的農場的下游, 或是製造化學毒物的工廠下游, 讓它幫助棲息地再生。 我們在華盛頓的曼森郡設立起一個站點, 並觀察到那裡的大腸菌在數量上出現了驚人的下降。 我給你們看一張圖表。 這是一個指數規模,是10的8次方。 大約每一克裡面就有一億個菌落。 十的三次方是一千。 48到72小時後,這三種蘑菇 大約減少了一萬倍的大腸菌。 想像一下這代表著什麼。 這是一種非常節省空間的風沙方法, 而且我們很確定每年都會有風砂。
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所以這一種蘑菇在這段時間中特別吸引我們的注意力。 這是我的妻子妲斯蒂 和一種稱為擬層孔菌屬芦荀蘑菇。 戴奧斯克敵斯(希臘生物學家)在西元前65年發現這種 只有在年老叢林中生長的蘑菇 用來治療肺癆病。 這種蘑菇生長在華盛頓、奧瑞岡、 北卡羅來納州,不列顛哥倫比亞省。在歐洲被認為已經絕種了。 這樣看可能不是很大, 讓我們靠近一點。 這是一種非常稀少的真菌。 我們的團隊-我們有一個由專家組成的隊伍-- 我們去年去了二十次古老叢林。 找到了一個可以栽培的樣本。
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我認為保存這些古老叢林裡的真菌的基因組 對人類健康是至關重要的。 我參與美國國防部的生物護罩計畫。 我們送出三百個經過沸水煮泡的蘑菇樣本, 和收成胞外代謝物的菌絲體。 幾年前 我們收到了結果。 我們有三株擬層孔菌屬菇類 可以有效對抗水痘病毒。 伊爾科恩博士是一名美國國防部門天花病毒方面的專家。 他說任何擁有兩種或者更多的選擇性指數的化合物 稱為「有效」。 而擁有十種或更多的則稱為「非常有效」。 我們的蘑菇品種是屬於「非常有效」。 有一本經過國防部門審查的出版物 你們可以看看。 如果你用Google搜索「Stamets」和「天花」, 或者到NPR.org網站上聽取現場的訪問。
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我們受到這樣的結果鼓舞,很自然的轉而研究流感病毒。 這是第一次我展示這個。 我們有三株對流感病毒有高度抗性的 擬層孔菌屬菇。 這是它的選擇性指數: 對抗水痘,你看到十幾和二十幾;對抗病毒, 與三唑核苷控制組比較, 我們得到了異常高的活性。 而且我們使用自然的提取方法 得到和製藥廠相當的劑量。 我們利用它來對抗A型流感病毒-H1N1、H3N2-- 和B型流感病毒。 然後再嘗試混合它們。 在其中一個混合法中我們試了H5N1, 我們得到大約1000的選擇性指數。 (掌聲) 所以我認為我們可以主張 為了國防我們應該 拯救年老叢林。 (掌聲)
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我對昆蟲病原真菌也就是會殺死昆蟲的真菌 產生了興趣。 我們的房屋被木螞蟻損壞。 所以我到EPA的網頁上看, 發現他們推薦研究 可以殺死木螞蟻及白蟻的綠僵菌。 我做了一件別人沒有做過的事情。 我用不再產生孢子的菌絲體。 這些是孢子,這是在孢囊內。 我將菌絲培養成 不會產生孢子的形態。 這個行業已經花了超過一億元 研究設計圈套讓白蟻不會侵蝕房子。 但這些昆蟲並不笨, 他們接近時會躲過孢子。 所以我培養不會形成孢子的形態。 我拿了我女兒的芭比娃娃盤子, 把盤子放在屋子裡 木螞蟻每天製造木屑的地方。 因為沒有孢子, 木螞蟻會被真菌絲吸引 並交給蟻后。 一個禮拜後,屋中就沒有木屑堆了。
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然後,這是個晚餐和死亡的舞曲, 螞蟻吃下菌絲, 他們被木乃伊化、播種、然後蘑菇從他們頭上長出來。 (笑聲) 孢子化後,孢子被釋出。 這樣房屋就再也不能被入侵了。 所以就得到了一個幾乎是一勞永逸的對付白蟻的方案。 我的房子拆了,但我獲得我的第一個 對抗木螞蟻、白蟻和火蟻的專利。 然後我們試了萃取物,且看, 我們可以控制昆蟲轉往不同的方向。 這有很大的用處。 我得到第二個專利,而且這個專利很重要。 他被叫做亞力山大葛蘭母貝爾專利。 他包括了二十萬物種。 殺蟲劑界的代表們曾跟我說 這是他們見過 最具破壞性的科技。 這可以改寫整個殺蟲劑工業。 利用這個概念,你可以幫助一百個博士生, 因為我認為噬蟲菌類 在他們孢子化之前, 恰好可以吸引那些被他們孢子驅走的昆蟲。
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所以我發明了一個生命盒因為我需要一個遞送的方法。 這個生命盒--你們會拿到TED座談會的DVD-- 你們加入土壤和水, 你會得到類似擬層孔菌蘑菇的 共生菌根和共生真菌和孢子。 菌絲體會提供種子養分。 然後你將大樹種子放在這裡, 就會像是從紙盒當中 種植古老叢林一般。
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我想要重新設計這個傳遞系統 和紙盒在世界上的運用, 讓這些成為生態足跡。 如果你可以建立一個像是YouTube的網站, 你可以讓它成為互動的、有郵遞區號的, 讓人們可以加入。 透過衛星影像系統, 用Virtual Earth或是Google Earth, 你可以確認這些生命盒重出來的樹 真的有保存碳的作用
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你可以用裝鞋子的紙盒, 你可以加入水分--我為難民們建造這個-- 玉米、豆子、黃瓜和洋蔥。 我拿了一些盒子。我太太說如果我做的到,任何人都做的到。 然後我打造了一座花園。 然後你們收成種子, 謝謝Eric Rasmussen幫忙, 然後你們建造花園。 然後你們可以收割玉米,且你們只需要一些些米粒, 我來加入菌絲體,將之接芽至玉米穗軸上。 現在,三枝玉米穗軸,沒有其他穀物, 很多蘑菇在上片形成。 從碳存量中拿出太多, 所以整個結構會毀壞。 但看這裡發生什麼事。 這些蘑菇接著可以收成。 但重要的是, 菌絲體已將纖維素轉換成真菌糖。 所以我想,我們要怎麼樣面對這國家的能量危機? 我們發明了Econol。
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利用菌絲體來將纖維素轉換成酒精, 然後你還可以得到我剛剛說得所有好處。 但單是從纖維素到酒精在生態上是不大聰明的, 我想在製造燃料上 我們需要更聰明。 所以我們增加地球上的可用碳、重新生成土壤, 這些則是我們需要使用到的物種。 我認為利用菌絲體可以幫忙拯救世界。 謝謝大家。 (掌聲)