Bár apró mikroszkopikus méretű élőlények, baktériumok, atkák, gombák a lakásunk minden pontján, sőt rajtunk is megtalálhatóak, de általában erre nem nagy örömmel gondolunk, inkább minden erőnkkel próbálunk megfeledkezni róla. De mit szólnánk, ha a baktériumok a barátainkká válnának és a jövőben segítenének nekünk felépíteni a házainkat? Sőt akár még a klímaváltozás elleni harcban is bajtársaink lennének?

Az ember legjobb barátja

A Synechococcus cyanobacterium, a prekambriumból ittragadt ősi szervezet elsőre nem tűnik nagyon barátságosnak. Másodszorra sem. Annak idején, több milliárd évvel ezelőtt, valószínűsíthetően ők voltak az első élőlények, melyek, a fotoszintetizáló képességük kialakulása után oxigént bocsátottak a légkörbe, örökre megváltoztatva annak összetételét. Ezek a mikroorganizmusok ugyanis a növényekhez hasonlóan fotoszintetizálnak, közben pedig oxigént bocsátanak ki, azonban ezt azonban az ősidőkben olyannyira túlzása vitték, hogy bekövetkezett az "oxigén katasztrófa". A Föld, az addig főleg metánt tartalmazó, de az oxigén megjelenésének köszönhetően elvékonyodó légkör miatt nagymértékben lehűlt, lényegében jéglabdává változott. Az élőlények azonban alkalmazkodtak, az élet sokszínűsége virágozni kezdett, így most már elfelejthetjük a cianobaktériumoknak ezt a régi malőrjét és szorosabbra fűzhetjük a kapcsolatunkat velük.

Olyannyira, hogy akár a házaink alapanyagát is ezek a mikrobák adhatják.

A baktériumok ugyanis, miután elnyelték a napfényt, szén-dioxidot és a tápanyagokat, kalcium-karbonátot, azaz mészkövet raknak le, úgy, ahogy a korallok is. A mészkő a beton egyik összetevőjének, a cementnek az alapja, az égetett kalcium-karbonát adja a szilárdságát, így a baktériumok által készített anyag eléri a beton keménységi fokát. A Colorado Egyetem kutatói a legújabb, a DARPA által támogatott kísérletében a cianobaktériumokat mesterséges tengervízben, tápanyagok hozzáadásával nevelték fel, majd zselatin és homok hozzáadásával összegyúrták gumiszerű ragaccsá. És ezután a kreatúra frankensteini módon életre kelt. A mikroorganizmusok által kibocsátott mészkő megszilárdította a keveréket, stabil, építéshez alkalmas téglát eredményezve. Az új anyag nem csak a szén-dioxid elnyelése miatt hasznosabb, mint a hagyományos, környezetszennyező beton, melynek a gyártása során annyi üvegházhatású gáz termelődik, mely a világ karbon emissziójának hét százalékát adja, hanem a reprodukáló képessége miatt is.

Kis téglák születnek

"Az élet utat tör magának" - figyelmeztetett Dr. Ian Malcolm már 1993-ban, és a biotégla nem cáfol rá az elméletre. A kutatók az anyag életképességének bizonyítására tesztet alkalmaztak: a téglát kettévágták, majd az egyik felet visszahelyezték az eredeti „magzatvízbe”, további tápanyagot adtak hozzá, majd újabb adag homokot és zselatint, és a baktériumok segítségével a tégla valóban képes volt reprodukálni magát. Hat óra leforgása alatt nem csak a repedéseket foltozta be, hanem egy teljesen kifejlett, felnőtt tégla jött létre. „Bemutattuk, hogy három generációnyi anyag növeszthető egy „szülő” generációból kiindulva.” – mondta a kísérlet vezetője, Wil Srubar – „Lényegében fogtunk egy tömböt, kettévágtuk, ezek további két tömbbé növekedtek, ezeket is kettévágtuk, ami négy tömböt eredményezett, majd nyolcat. És ez a folyamat, elméletileg, az örökkévalóságig mehet tovább.” A különleges tulajdonság a baktériumok túlélőképességének köszönhető, megfigyelések szerint a mikroorganizmusok akár tizennégy százaléka is életben tudott maradni a már megszilárdult anyagban egy hónap elteltével.

Öngyógyító cement vs. Frankenstein-tégla

Ez a túlélőképesség az, ami kiemeli az új anyagot azoknak a  biomatériáknak széles köréből, melyek az elmúlt évtizedekben egyre nagyobb figyelmet kapnak. A piacon már hozzáférhetőek az öngyógyító biocementből készült téglák, melyek, vízzel érintkezve, a rajtuk található repedések befoltozásába kezdenek, így nagyban megnövelik a belőlük készült falak vagy utak élettartamát. 2016-ban a holland Delft Technológiai Egyetem professzora, Henk Jonkers mutatta be a hasonló technikával alkotott betontípusát. Jonkers egy bacillus fajtát választott a célra, majd kalcium-laktáttal együtt egy lebomló műanyagból készült kapszulába helyezte, a kapszulát pedig hozzákeverte a hagyományos betonalapanyagokhoz. A bacillusok képesek akár évekig is szunnyadó állapotban várakozni, amíg el nem jön az ő idejük. Ez akkor következik be, mikor az erodáló betonba betör a víz és elkezdi szétmállasztani. A víz megjelenésével a műanyagtasak lebomlik, a mikroorganizmusok feltámadnak, szaporodni kezdenek és mészkövet alkotnak, ami befoltozza a repedéseket. A holland kutató tavaly szeptemberben alkotta meg azt az élő ház koncepciót, melyet a tervek szerint jövőre építenek fel Angliában, és a falak ebből az újfajta biobetonból fognak felépülni. De nem ez lesz az egyetlen újdonság: a téglákba mikrobákat tartalmazó cellákat helyeznek el, melyek a mellékhelységből származó használt vizet felszippantva energiát generálnak.

„Ebben a hipotetikus helyzetben a vécénk tudná feltölteni a telefonunkat” – festette le a jövőt az ötlet társszerzője, Dr. Martyn Dade-Robertson.

Azonban a mikrobák, miután elvégezték gyógyító feladatukat, nem sokáig maradnak életben, azonkívül a hozzáadott értékkel, a szén-dioxid megkötő képességgel sem rendelkeznek, mivel a többi, a célra alkalmazott baktérium fajta nem fotoszintetizál.

Élő, lélegző házak

"A jövőben nem kell környezetszennyező módon előállítanunk az építőanyagokat. Helyette a biológiát használjuk." - mondta Srubar, és a biomatériák valóban sok, a mai építkezési módszerrel kapcsolatos problémát orvosolni tudnának. A technikán ugyan még finomítani kell, a tégla jelenlegi rezisztenciája még nem éri el a megfelelő, piaci forgalmazásra alkalmas szintet, de a kutatók máris a következő lépésen törik a fejüket. A jövőben a falak egész mikroszkopikus állatkertnek adhatnának otthont.

„Ha erre a megközelítésre és erre az anyagra kiinduló technológiaként tekintünk, máris láthatjuk lelki szemeink előtt a különböző funkciókat betöltő baktériumok egységét: egy, amely öngyógyításra képes, egy, amely a légköri mérgekre a szín megváltoztatásával reagál, egy, amely fluoreszkál a megfelelő megvilágítás alatt.”

– mondja Srubar. Így kelnek életre a jövőben az otthonunk falai, a kutató reményei szerint: „ Ez egy Frankenstein-típusú matériának tűnik. És pontosan ez az, amit alkotni próbálunk, valamit, ami életben marad.”

(Forrás: Sciencemag)