年久失修的房屋牆上出現了一條裂縫。
找維修公司？不，你的行動力過于昂揚了。你要做的隻是擺爛——擺到第二天，裂縫奇迹般地消失了。
别退出，這并不是什麼鬼故事的開頭。試想，當你的房屋本身也是一個生命體時，自我愈合将隻不過是小菜一碟。
利用生命體建構結構并不是什麼新鮮事，幾百年前，居住在印度東北部的卡西族就開始用樹根構造橋梁了。
印度東北部的梅加拉亞邦雨水充足，為了防止橋梁腐爛，卡西族的人們利用生長着的樹根搭建橋梁。築橋者在兩岸種下印度榕，并在根莖年幼時，用一些輔助工具引導根莖走向。在接下來十幾年的時間中，榕樹逐漸長大、根系也漸漸粗壯，最終盤繞成了可以承受人類重量的生長着的橋梁。
堪稱生命之橋
圖源：INSIDER
茁壯生長着的根系橋梁有幾個顯著的好處：
1随着樹木生長，橋梁的承重能力會随之增強；
2個别根系的破壞不會影響到總體的完整性，損壞的部分可以被及時補充；
3富有生命力的橋梁不會輕易因為雨水侵蝕而腐爛。
樹根搭成的“活橋梁”
圖源：網絡
但顯然，它也有着顯著的缺點——工期太長啦！繁忙的都市可等不起這樣工期十幾年的建築項目。
是以，與其使用生長周期漫長的樹木，未來的“生命建築”更有可能是種類無敵豐富、生長更為迅速的菌類作為基礎來建設的。
說到建築，免不了想到磚頭；而說到生産磚頭，我們的腦子裡總會出現這樣的場景——高度機械化，整齊的流水線，一塊一塊排列好的磚頭。
現在的磚廠
圖源：Dreamstime
但也許，未來的磚頭生産卻是這樣的——切開一塊磚頭，長出兩塊磚頭，切開兩塊磚頭，長出四塊磚頭。
等等，是以磚頭也會無性繁殖了嘛？
吓得我直接有絲分裂
藍綠菌（Cyanobacteria）是細菌的一種，可以通過光合作用來擷取能量。它們廣泛生存在各大水體湖泊中，也常在魚缸中出現，成為水族缸愛好者的噩夢。
糾纏不清的藍綠菌與苦惱的人類
而藍綠菌在水族缸中展現出的非凡生命力被科學家們盯上，試圖利用它來制造建築材料。
科學家們通常會把海水中飼養着的藍綠菌加熱到30度，加入沙子和明膠，形成混合物，為藍綠菌生長搭建出一個黏糊糊的溫床。
藍綠菌會在沙子等媒介中制造碳酸鈣
圖源：THECONVERSATION
把上述的“細菌溫床”倒入模具，再冷卻下來，就可以靜靜等待磚頭勞工藍綠菌的勞動成果了。在特定條件下，藍綠菌會代謝出堿性物質，進而造成碳酸鈣的堆積。而碳酸鈣作為水泥的主要成分，可以将沙子與明膠等材料粘合起來，形成一塊并不合格的磚頭。此時，它的命運面臨着兩個選項：
一是降低濕度，進一步固化，成為磚頭；二，儲存在潮濕的條件下，準備再生。
活性與牢固程度不可兼得
圖源：芥子SpeakGreen
藍綠菌是極其頑強的生物，可以在惡劣的環境下存活很長時間。以溫度與濕度作為“開關”，科學家就可以使藍綠菌在磚頭中保持活性長達30天。在需要時，隻需要調節溫度濕度，添加營養物質、沙子等基質，就可以把工具人藍綠菌“喚醒”來參加工作——切開一塊磚，長出兩塊磚。
它們也可以構成複雜的形狀
圖源：THECONVERSATION
傳統的建築材料，如水泥、瓷磚、磚頭，都需要經過高溫煅燒，而水泥的生産過程更是伴随源自于化學反應的碳排放。與之相比，利用微生物技術生産建築材料可以大幅度減少碳排放。
當然，一生二二生三的磚頭技術目前還并不完善——這樣的藍綠菌磚在實驗室條件下僅僅能夠“繁殖”三代，不僅保持菌類活性的條件苛刻，且磚頭的硬度還達不到理想效果。但是，跳出造房子必須用磚頭的日常想法，利用微生物搭建的房屋卻早已不是天方夜譚。
一般來說，人造環境下的蘑菇總與“陰暗”、“潮濕”和“不講衛生”挂鈎：家裡長蘑菇總不會是什麼好事。
但在未來的城市裡，也許會出現這樣一幕：
你家房子到底怎麼回事啊！
通常我們想到的蘑菇都是地表以上可見的結構，像一個小傘那樣敦厚可愛。但實際上，可見的蘑菇不過是冰山一角。在地下還生長着它們複雜的網狀結構，這樣的結構被稱為菌絲體（Mycelium）。在運用到建築上時，菌絲體可以像是粘合劑一樣，把鋸末、棉籽殼、玉米芯、稭稈、咖啡渣等基質粘合在一起，形成重量輕的建築材料。這樣的菌絲體材質不僅重量輕，還具備防火、隔溫、承重力強等等特性。
蘑菇下的菌絲體
Dmytro Ostapenko (shutterstock)
荷蘭設計周上，就有這樣一個以菌絲體作為材質的臨時展廳——Growing Pavilion。展廳的面闆由菌絲體材料構成，裝在木質支架上，可以被靈活拆卸。展覽過程中，展廳的菌絲體材料還維持着活性，這也意味着——這個展廳會長蘑菇。在展覽過程中，每天下午，展廳的蘑菇都會被采摘下來，供來參觀的人們品嘗。
Growing Pavilion—菌絲體展廳
圖源：thegrowingpavilion.com
别擔心，清理蘑菇大概不會代替洗碗，成為未來的人們最讨厭的家務活。通常，在菌絲體材料被投入使用前，會将表面上的菌絲體殺死，讓微生物失去活性，以防止菌絲的過度生長導緻基質被完全消耗，結構穩定性喪失。
再聯想一下，如果我們可以用活着的、但卻不長蘑菇的菌絲制造建築，又會發生什麼呢？
就像人類一樣，具有生命的菌絲體可以感覺外界刺激，比如燈光的變化、重量的變化等等。在受到外界刺激時，菌絲體會在自己複雜的網絡中發送相應的電子信号。
菌絲體可以感覺外界刺激，形成信号
圖源：fungar
目前正在進行中的FUNGAR調查組就在研究利用菌絲體制造自我調節的智能房屋的可能性。一旦成功，利用菌絲體建造的房屋将有着辨認燈光、環境污染物、人類的存在，也能夠對于碰觸作出反應。
夜幕降臨，同樣被夜晚驟降的氣溫凍到的菌絲體房屋感受到了燈光的減少以及氣溫的降低。接收到信号的智能房屋對相應裝置作出調節指令——于是暖氣被打開了，燈光也逐漸調亮。而住在未來的蘑菇屋裡的你，并不需要做任何事情。
蘑菇管家，擺爛必備
說回房子。我們的房子每一天都要耗費許多能量來處理住戶産生的廢棄物——例如廚房産生的廢水、廁所廢水、以及人類排洩物，這些廢水需要被運到統一的廢水進行中心，進一步消耗更多的能量。
但我們産生的“廢物”也并不是那麼無用，其中還包含着不少可以被利用的有機物質。既然如此，為什麼不讓我們的房子将這些廢棄物“消化”，從中發電呢？
高中化學課上提到，電池的原理就是負極的氧化反應産生了多餘的電子，電子通過導線流向正極，發生還原反應。而在電子被傳遞的過程中，電流就産生了。
高效的PPT複習辦法
圖源：網絡
好了，複習時間結束——
微生物将有機物轉化為能量的過程本質上也是一個還原反應。微生物在沒有氧氣的負極，吸收有機物質，釋放出電子。與此同時，正極的氧氣渴望着電子，促使電子從導線中從負極流向正極。微生物燃料電池就利用了微生物轉化物質的特性，在還原/氧化的過程中，電子在不斷的被傳遞，産生電流。
超強的流程圖
圖源：芥子SpeakGreen
科學家們正在嘗試制造一種可以将微生物燃料電池融入磚頭中的技術。如此一來，帶有微生物的磚頭将不僅僅是房屋結構的一部分，更是房屋的“胃”。在人類看來毫無意義的生活污水對于這些微生物電池來說就是養分與燃料。通過生物過程，消耗處理一部分生活污水中的有機物質，同時将化學能轉化為電力。
今天的尿也許會變成明天的水，而未來的尿說不定還能用來給手機充電。
傾斜的草屋在潮濕的雲南山地防雨防蟲、便捷的蒙古包讓人們在廣闊的内蒙古草原靈活移動。對于人類來說，建造房屋是适應周邊自然環境的途徑，也是人類改造居住條件的方式。通過來自自然環境的材料，不同地區的人們設計出各式适應當地氣候條件的房屋為自己提供庇護。
蒙古包—适應當地氣候環境的建築
圖源：網絡
工業革命後，我們學會了如何高效、标準化地建造房屋，也對身邊的環境有了更大的改造能力。但在某種程度上，高耗能的建造方式、難以處理的建築廢料讓人類和住所與周邊環境的連結失去了意義。
仔細想想，我們的房屋其實與生命體也沒什麼不同，他們也需要呼吸（通風）、使用能源（電）、産生廢料（水槽、下水道）。我們的房屋也有着有限的壽命，終有一天會報廢。
各種各樣的微生物
圖源：www.nature.com
但地球上有超過一萬億的微生物！而且它們絕大部分都還未被人類發現與研究。也許它們可以和蘑菇、和樹根一樣，有能力為我們的房屋和建築賦予生命。在微生物技術逐漸發達的今天，利用生物建造建築不再需要十幾年的時間，生物技術甚至可以比傳統工業手段更高效。
暢想在未來，這超過一萬億的微生物也許能為我們建造出“活的”、能夠适應周邊環境的房屋。我們房屋的地基在呼吸、也連結着大地的脈動，拼貼出前所未有健康的、充滿生命的城市。*★
參考内容
· https://theconversation.com/buildings-grown-by-bacteria-new-research-is-finding-ways-to-turn-cells-into-mini-factories-for-materials-131279
· https://www.forbes.com/sites/briankateman/2020/07/14/is-the-future-of-farming-indoors/?sh=c94ec5b2cc0c
· https://www.forbes.com/sites/johncumbers/2019/09/26/can-we-redesign-the-modern-city-with-synthetic-biology-could-we-grow-our-houses-instead-of-building-them/?sh=29ba1c6d299b
· https://en.wikipedia.org/wiki/Living_root_bridge
· https://www.fastcompany.com/90379821/the-buildings-of-the-future-are-alive
· https://reader.elsevier.com/reader/sd/pii/S2590238519303911?token=011B8D7E5A4E9042575E21FECAD63A70251EE46EB4F3713C8D4C11440C75208BED1F268DB4A360F329E2734B4EA5C8A2&originRegion=us-east-1&originCreation=20220227171030
· https://www.nasa.gov/directorates/spacetech/niac/2018_Phase_I_Phase_II/Myco-architecture_off_planet/
· https://www.scientificamerican.com/article/bacteria-filled-bricks-build-themselves/
· https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590238519303911?via%3Dihub#fig2
稽核：上海市農業科學院食用菌研究所副研究員 食用菌遺傳工程研究室主任 吳瑩瑩
編輯：rain
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來源：上海科技館
編輯：牧魚