尼斯特羅姆展示密封的真菌電池。

培養基中的裂褶菌。 以上圖片均為瑞士聯邦材料科學與技術研究所提供

在地球上，真菌幾乎無處不在。一方面，泡菜、啤酒、奶酪、巧克力等食物的生產都離不開真菌，青霉素、頭孢菌素、環孢素等藥品的生產也依賴於真菌。另一方面，造成食物腐爛的“罪魁禍首”也是真菌。有些真菌還是致病病原體，具有高致癌性的黃曲霉毒素就是真菌毒素的一種。

在科研人員看來，擁有如此多面孔的真菌則是探索不盡的寶藏。最近，瑞士聯邦材料科學與技術研究所發布了與真菌有關的新成果：真菌生物電池和真菌基“塑料薄膜”，展現了真菌在可持續能源和環保材料領域的開發潛力。

“我們首次將兩種真菌結合起來，成功制造出微生物燃料電池。真菌電池可以在干燥狀態儲存，在需要時通過添加水和營養物質即可激活它們。”該研究所纖維素和木材材料實驗室研究員卡洛琳娜·雷耶斯介紹說，兩種真菌的代謝過程可以相互補充：陽極為一種酵母真菌，可在代謝糖類過程中釋放電子﹔陰極則是白腐真菌，可產生一種特殊的酶即漆酶，捕獲電子並將其導出電池。相比於傳統電池，真菌生物電池完全無毒，非常環保。電池使用完后，真菌還可將纖維素基電極作為營養物質，有助於電池分解。

更有趣的是，科研人員並不是將可以“發電”的真菌“種植”到電池裡，而是把真菌細胞“匯入”到用於電池組件3D打印的“墨水”中，然后再打印成電極結構。這一方法說起來容易做起來難。“3D打印提供了許多便利，但是如何找到一種能讓真菌持續保持活性的柔性生物基材料頗具挑戰。”纖維素和木材材料實驗室負責人古斯塔夫·尼斯特羅姆解釋道，這種“墨水”必須易於擠出且能保持真菌活性，同時需具備導電性和生物降解性。經過反復試驗比較，研究人員最終成功制備出合適的“墨水”。“真菌生物電池所用的墨水以納米纖維素水凝膠為基質，隨后與碳顆粒（炭黑和石墨）結合以提供電子導電性，並包含真菌細胞及細胞所需的營養物質。墨水的制備及打印過程中電極的導出，必須在保持細胞存活的條件下進行。避免過高的剪切力，是該研究開發過程中的關鍵環節。”尼斯特羅姆對記者說。

目前，該電池在實驗室環境下可穩定輸出0.3伏電壓，持續供電達120小時，已成功驅動物聯網傳感器工作。研究人員正努力讓真菌電池更強大、更耐用，並繼續尋找其他適合供電的真菌種類。隨著真菌電池技術的進一步發展，未來有望應用於農業環境監測、醫療植入設備等場景，助力人類社會減少電子垃圾。

同樣基於真菌生物特性制成的“塑料薄膜”，由裂褶菌的菌絲構成。裂褶菌因其獨特的菌褶在干燥時會裂開而得名。這種真菌可以休眠數十年，並在遇到水分時復活。菌絲在生長過程中會形成致密的三維網狀結構，這給科研人員制造塑料帶來了啟發。但由於菌絲的強度、柔韌性等性能遜於石油基塑料，以往都需要通過化學加工來提高性能，這就使其環保性打了折扣。

此次瑞士聯邦材料科學與技術研究所研究的貢獻在於，利用真菌自身生成的物質來加強材料性能。“真菌可以利用細胞外基質為自身提供結構和其他功能，我們為什麼不這樣做呢？”研究員阿什圖什·辛哈介紹說，通過工業上比較成熟的液體培養和機械解纖技術，實驗室成功制備出均勻分散的活體菌絲纖維，保留其代謝活性，用於后續材料構建。之后，這些活體菌絲纖維可以在不添加營養的情況下，依賴儲存的能量繼續生長以擴展網絡結構。這些活體纖維還是天然的乳化劑，可以自修復。在其作用下，材料相分離速度是傳統材料的27%，活體薄膜的抗拉強度增加了2.5倍，遠超目前最強的純菌絲體材料。

在雷耶斯和尼斯特羅姆看來，真菌在材料科學領域仍處於研究不足和利用不足的狀態。相關統計顯示，瑞士消耗的塑料中約75%是一次性包裝。如果真菌薄膜未來投入產業應用，將極大緩解塑料對環境的危害。

中國科學院微生物研究所研究員張延平表示，上述相關研究展示出真菌學的研究邊界在不斷延展，真菌的應用領域在不斷豐富。真菌的研究不止於傳統的食品、醫藥和健康等領域，真菌菌絲體材料在材料學領域特別是環保材料方面也有很大發展空間。近年來，科研人員基於真菌代謝產物多糖、菌絲體等天然可降解、生物相容性好的特性，正在開發各種可降解的功能性材料，如納米纖維膜、菌絲體皮革以及可3D打印的生物基建筑材料等﹔也有研究利用真菌代謝產生的某些酶或多糖等，用於微塑料降解、重金屬吸附等污染治理領域。總之，發掘真菌資源、利用真菌代謝的多樣性開展研發工作，大有可為。

《 人民日報 》（ 2025年07月15日 17 版）

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