Megszoktuk, hogy a baktériumokra ellenségként tekintünk, amelyeket el kell pusztítani, ám a design és a tudomány új hulláma egészen másfelé vezet. Az öngyógyító betontól és regeneratív fogtömésektől az elektromosság nélkül világító biolumineszcens lámpákig a baktériumok csendben formálják át azt, ahogyan építünk, javítunk és megvilágítjuk a világunkat.
Szerző: Stanislav Andranovits
Baktériumok vesznek körül bennünket mindenhol, mégis sokan máig negatívan gondolunk rájuk. Elég csak a tisztítószereket vagy higiéniai termékeket reklámozó tévéhirdetésekre gondolni: a baktériumok szinte mindig apró, animált gonosztevőként jelennek meg, amelyeket teljesen meg kell semmisíteni, gyakran olyan szlogenekkel, mint hogy „termékünk elpusztítja a kórokozók 99,9%-át”. A valóságban azonban a baktériumok kevesebb mint 1%-a káros az emberre. Ez az apró hányad mégis annyira sikeresen rontotta le a többiek hírnevét, hogy továbbra is félünk és irtózunk tőlük – pedig a többségük inkább megbecsülést, ha nem egyenesen tiszteletet érdemelne.
A világ titkos szellemírói
Még ha nem is vagyunk tudatában, nap mint nap baktériumokra támaszkodunk. Segítenek olyan ételek erjesztésében, mint a joghurt, a savanyú káposzta, a kombucha, a miso, a kimcsi vagy azok a sajtok, amelyek ízét és állagát bakteriális kultúrák adják. A természetben pedig kulcsszerepet játszanak az szerves anyagok újrahasznosításában: lebontják az avart, a hulladékot, és visszajuttatják a tápanyagokat az ökoszisztémába. A baktériumok hihetetlenül hatékony és megbízható „munkások”. Ők a biokémiai világ titkos szellemírói: bonyolult reakciókat hajtanak végre csendben és precízen, mégis ritkán kapnak elismerést. Jó példa erre a C-vitamin. Sokan úgy gondolják, hogy természetes módon citromból származik, hiszen a csomagolásokon gyakran egy élénksárga citrom szerepel. Ez az asszociáció azonban nagyrészt csak egy marketingfogás. Valójában sokkal logikusabb lenne piros kaliforniai paprikát ábrázolni, amely 100 grammonként 120–190 mg C-vitamint tartalmaz, szemben a citrom körülbelül 50 mg-jával. Ennél is fontosabb azonban, hogy a citromnak kevés köze van ahhoz, hogyan készül valójában a C-vitamin. Növényi forrásokból, például citromból ipari mennyiségben kinyerni rendkívül hatékonytalan és drága lenne. Az igazság az, hogy az ipari C-vitamin-előállítás döntő része valamilyen módon baktériumokra épül. Fáradhatatlan munkájuknak köszönhetően tudjuk, különösen a megfázásos időszakban, megfelelő szinten tartani a szervezetünk C-vitamin-szintjét.
Egy anyag, amely képes meggyógyítani önmagát
A baktériumok nemcsak az ételeinket, hanem azokat az épületeket is csendben átalakítják, amelyekben élünk és dolgozunk. Hollandiában kutatók kifejlesztették a biobetont, egy öngyógyító anyagot, amelynek úttörője Henk Jonkers mikrobiológus volt még 2006 körül. Ezt az innovatív anyagot már bemutató projektekben is tesztelték – például egy tóparti vízimentő-állomásnál –, bizonyítva, hogy a beton képes kisebb repedéseket kijavítani, ha víz éri. Ezek a kísérletek ígéretes betekintést nyújtanak abba, hogyan hosszabbíthatják meg az „élő” anyagok az épületek és infrastruktúrák élettartamát. Az öngyógyító hatás speciális baktériumspórákon alapul, például a Bacillus pseudofirmuson, amelyeket egy kis mennyiségű tápanyaggal – jellemzően kalcium-laktáttal – együtt kevernek a betonba. Amikor repedések keletkeznek, és víz jut az anyagba, a szunnyadó baktériumok aktiválódnak, és kalcitot, azaz mészkő egyik formáját termelik, amely fokozatosan kitölti és lezárja a repedéseket.
Egy önmagát javítani képes anyag előnyei óriásiak, különösen a karbantartási költségek csökkentése és a kritikus szerkezetek tartósságának növelése szempontjából. Képzeljük el, ha a jövőben városaink utcáit hasonló bioanyag borítaná, amely idővel csendben kijavítja önmagát, megszüntetve az állandó útlezárásokat – idilli lenne mindenkinek. A biobeton érdekes történelmi párhuzamba állítható a római betonnal (opus caementicium). A római Pantheon kupolája ma is áll acélmerevítés nélkül, nagyrészt az anyagban végbemenő kémiai reakcióknak köszönhetően. A keverékben található mészrészecskék és vulkáni hamu a repedésekbe jutó vízzel reagálva új kalcitot képeznek, amely segít „begyógyítani” a szerkezetet. Míg a római beton tisztán kémiai folyamatokra épül, a biobeton ugyanezt a hatást élő baktériumok segítségével éri el. Így a biobeton tekinthető egy ősi ötlet kortárs újraértelmezésének: ahogy a rómaiak a természetes kémiai folyamatokat használták fel tartós szerkezetek létrehozásához, ma mi a mikroorganizmusok erejét állítjuk szolgálatba, hogy hosszabb élettartamú, erősebb és intelligensebb anyagokat hozzunk létre.
Tedd rá… a fogaidra!
Érdekes módon a fogászat is felfigyelt az öngyógyító beton ötletére. A fogtömés végső soron nem is áll olyan távol a betontól: mindkettőt folyamatos terhelés, nedvesség és apró repedések érik. A fogakban ezek a mikrotörések szivárgáshoz, másodlagos szuvasodáshoz vagy a tömés meghibásodásához vezethetnek, ami gyakran cserét igényel. A biobeton inspirációjára a kutatók ma már biztonságos, ásványtermelő baktériumokat építenek be fogászati kompozitokba. Amikor repedés keletkezik, a baktériumok „felébrednek”, és kalcium-karbonátot raknak le, belülről lezárva a sérülést. Ez a megközelítés a tömést egy apró, élő javítórendszerré alakítja. Ahogyan a biobeton csökkenti a karbantartási igényt és meghosszabbítja az épületek élettartamát, úgy a bakteriális fogászati kompozitok is hosszabb ideig tarthatják meg a töméseket, csökkentve az ismételt beavatkozások számát, és a fogászatot a javítástól az öngyógyítás irányába tolva.
Tökéletes glow-up
Egyes baktériumok másik szuperképessége a biolumineszcencia, vagyis az, hogy képesek sötétben világítani. Gondoljunk csak a tengeri baktériumokra, amelyek éjszaka élénk kék fénybe borítják az óceánt olyan trópusi helyeken, mint a Maldív-szigetek. Ez a természeti látványosság nemcsak turistákat vonz a világ minden tájáról, hanem maguk a baktériumok is hozzájárulnak az ország gazdaságához, támogatva a helyi vállalkozásokat, hoteleket és túrákat. Ezt a jelenséget ültette át a városi környezetbe egy francia cég, a Glowee. Ártalmatlan tengeri baktériumokat, az Aliivibrio fischeri-t használják, amelyeket átlátszó, sós vízzel töltött csövekben helyeznek el. Ezek a „élő lámpák” lágy, türkizkék fényt bocsátanak ki. A rendszert már tesztelték Rambouillet városában, Párizstól délnyugatra, ahol a köztereket csendes, szinte mágikus módon világítják meg. A csövek mini akváriumként működnek: levegőt pumpálnak beléjük, biztosítva az oxigént, és egy egyszerű tápoldat tartja életben a baktériumokat, lehetővé téve a fénykibocsátást. A világítás teljes egészében a baktériumok anyagcseréjéből származik, elektromosságra nincs szükség. Ha a tápanyag- vagy levegőellátás megszűnik, a baktériumok leállítják a fénytermelést, és a csövek elsötétülnek. Bár a fényerő egyelőre szerényebb, mint a hagyományos utcai lámpáké, a Glowee megoldása ígéretes, környezetbarát és alacsony energiaigényű alternatívát kínál a hangulatvilágításhoz. A baktériumok gyors szaporodási képessége egyszerre áldás és kihívás. Könnyű új baktériumokat „előállítani” a lámpákhoz, ugyanakkor gyorsan felélik a tápanyagokat. A megfelelő egyensúly kulcsfontosságú: ha kevés a tápanyag, a fény elhalványul, ha túl sok, túlszaporodnak. A közeget rendszeresen frissíteni kell ahhoz, hogy a baktériumok egészségesek maradjanak és egyenletesen világítsanak.
Bár sokan még mindig távolinak vagy pusztán elméletinek látják a mikrobiológia ilyen módú hasznosítását, a baktériumok valójában egy láthatatlan, lehetőségekkel teli világot képviselnek. A laboron túl valós innovációk, fenntartható megoldások és új üzleti lehetőségek kapuit nyitják meg. Ahelyett, hogy félnénk tőlük, ideje lenne megtanulni értékelni – sőt, megszeretni – ezeket az apró, mégis rendkívül erőteljes szövetségeseinket.
Rétegzett architektúra Debrecenben | Új Gyűjteményi Központ készül a Természettudományi Múzeum számára
Grönlandtól Venezueláig | Amerika elsőként, még a szövetségeseivel szemben is
