«Органическое» мясо из пробирки: когда мы будем есть искусственный бургер?

Когда в 2013 году голландский биолог Марк Пост представил первый гамбургер, обжаренный из выращенных в лаборатории мышечных волокон, это не было чем-то из ряда вон выходящим с кулинарной точки зрения. Тем не менее, это было блюдо, которому не было равных как самому дорогому куску мяса в истории человечества. Как развивалась эволюция мяса из пробирки с тех пор?

Тканевые и органные инженеры первыми начали выращивать мышечные клетки в лабораториях, чтобы обеспечить мышечной тканью пациентов, страдающих от серьезных заболеваний или тяжелых травм. Особое место занимает выращивание сердечной мышечной ткани для лечения последствий инфаркта миокарда и других видов повреждений этого органа. Однако первоначальный энтузиазм довольно быстро сменился трезвостью. Вырастить полноценную мышечную ткань оказалось крайне сложно.

Фото: flectone.ru

Тем не менее кратковременный бум в тканевой инженерии вдохновил производителей кормов для животных, которые вскоре осознали потенциал инженерии мышечной ткани. Многие биотехнологические стартапы просто переманили специалистов, имевших опыт выращивания мышц в биомедицинских исследованиях, и начали с ними свои собственные исследования и разработки. Предложение мяса, выращенного в биореакторах, может заинтересовать ту часть потребителей, которая с сомнением относится к условиям содержания скота и возражает против его забоя.

Более жирное мясо

Согласно анализу Ханны Туомист из Оксфордского университета, производство «мяса из пробирки» экономит около 45% энергии, 99% земли, 94% парниковых газов и 96% воды. Другие аналитики не приписывают «мясу из пробирки» столь явных экологических преимуществ, но все же оценивают его как более экологичное, чем животноводство. Однако оксфордские ученые Джон Линч и Раймонд Пьерумберт опубликовали в научном журнале Frontiers in Sustainable Food Systems анализ, в котором животноводство противопоставило себя «мясу из пробирки». Они сосредоточились на самом чувствительном пункте в списке экологических последствий животноводства – производстве парниковых газов – и оценили его в долгосрочной перспективе.

В большинстве анализов эффект потепления от всех парниковых газов, образующихся при производстве мяса, пересчитывается в эффект от соответствующего количества углекислого газа. Однако крупный рогатый скот производит не только углекислый газ, но и, например, значительное количество метана, который создает парниковый эффект во много раз сильнее. При производстве мяса в биореакторах выделяется почти исключительно «более слабый» углекислый газ, так что, казалось бы, все говорит в пользу производства «мяса из пробирки». Однако Линч и Пьерхамбер учитывают судьбу отдельных парниковых газов в атмосфере, которые радикально отличаются друг от друга. В то время как углекислый газ стабилен и накапливается в атмосфере, метан быстро разлагается, и его согревающее действие со временем исчезает.

В краткосрочной перспективе «мясо из пробирки» кажется более экологичным, поскольку выделяемый углекислый газ не так сильно нагревает климат Земли, как метан, выбрасываемый в воздух крупным рогатым скотом. Однако в долгосрочной перспективе накопление углекислого газа при производстве «мяса из пробирки» приведет к более интенсивному потеплению. По мнению Линча и Пьерхамберта, некоторые методы выращивания крупного рогатого скота могут быть более экологичными с точки зрения глобального потепления, чем выращивание мяса в биореакторах. Производство свинины, овец или мяса птицы, а также молока и яиц наносит значительно меньший вред окружающей среде, чем выращивание крупного рогатого скота на мясо. Поэтому выращивание свиней, овец, коз и домашней птицы будет еще более выгодным по сравнению с производством мяса в искусственных условиях.

Фото: life.ru

Сколько мы будем выращивать?

Культивирование клеток в гигантских биореакторах – прекрасно освоенная технология. С ее помощью производится целый ряд важных лекарств. Например, инсулин для диабетиков производится на культивируемых дрожжах, наследственная информация которых была генетически сконструирована с соответствующим геном человека. В подавляющем большинстве случаев конечным продуктом этих производственных процессов являются не сами клетки, а вещество, которое эти клетки производят. В настоящее время ученые разрабатывают системы производства молока и яиц в биореакторах по аналогичному принципу.

Для этого используются дрожжи или другие клетки, в которые методами генной инженерии вводятся бычьи гены, кодирующие белки молока, или гены домашней курицы, кодирующие белки яичного белка. Их выделяют из клеток, а затем ученые пытаются создать заменитель коровьего молока или куриного яичного белка. Однако и здесь результаты не были ослепительными. Пока что полученные таким образом продукты используются в основном как сырье для дальнейшей переработки в пищевой промышленности. Например, яичные белки можно добавлять в макароны.

Ключ к выращиванию мяса – получение большого объема клеток, а это может оказаться непростой задачей. В больших скоплениях клетки погибают, потому что не получают достаточно кислорода и питательных веществ, и возникают проблемы с удалением отходов метаболизма. Решение заключается в выращивании клеток на трехмерном каркасе из биоразлагаемых полимеров. Изначально они служат клеткам опорой и позволяют питательному раствору свободно проходить через массу выращиваемых клеток.

Со временем полимер разрушается, и в итоге остается только масса клеток. Однако выращивать клетки таким образом сложно и дорого. Многие видят решение в использовании 3D-печати. Но и это не так просто, хотя современные 3D-принтеры позволяют создавать трехмерные структуры из биоразлагаемых полимеров, которые служат каркасом для культивируемых мышечных клеток – пинтер устанавливает мышечные клетки на «каркас» из биополимера во время самого процесса печати. Но этого пока недостаточно для крупномасштабного производства «мяса из пробирки».