Население планеты стремительно растет и угрожает глобальной проблемой с продовольствием. А производство продуктов питания, особенно мяса, вносит негативный вклад в изменение климата. Директор Media Lab MIT Джой Ито уверен, что будущее пищевой промышленности за клеточными технологиями. Можно не только вырастить стейк из пробирки, но и создать новые виды продуктов с уникальным набором веществ. «Хайтек» адаптировал и дополнил колонку Ито для Wired, чтобы объяснить, как связаны клеточная пища и трансплантация органов, и почему «искусственное мясо» будет вкуснее и полезнее веганских мясозаменителей.
«Соевый фарш»
К 40 годам я решил всерьез разобраться с тремя проблемами, которые меня беспокоили — изменение климата, права животных и мое здоровье. Я стал жестким веганом. Мой врач предупреждал меня о необходимости сокращения потребления красного мяса. А я к тому же перебрался в сельскую местность. Там процветает фермерское хозяйство, выращиваются самые разнообразные овощи. Они были восхитительными.
Но через некоторое время первоначальная эйфория стихла. А кулинарные ограничения вегетарианской пищи, особенно во время путешествий, стали настоящей проблемой. И я присоединился к легиону экс-веганов, чтобы стать пескатерианцем (отказ от употребления в пищу мяса теплокровных в пользу рыб, крабов и моллюсков — «Хайтек»). Интересно, эта статья выкинет меня из списка Википедии Notable Vegans (список известных веганов — «Хайтек»)?
Пять лет спустя сильное землетрясение в Тохоку 2011 года нанесло настоящий удар по Японии. Произошел сброс радиоактивного цезия-137 прямо в органический сад, была разрушена органическая система, которую мы создали. Я занял свою должность в Media Lab и переехал в США в том же году, начав медленное, но неизбежное возвращение в сообщество мясоедов.
Через десять лет после того, как я объявил себя веганом, я встретил Ишу Датар, исполнительного директора New Harvest — организации, продвигающей науку о «клеточном сельском хозяйстве» — о том, как вырастить любой сельскохозяйственный продукт — молоко, яйца, рыбу, фрукты и даже вкусы и ароматы из клеток.
Любители искусства помнят Орона Кэтса и Ионата Зурра, которые в 2003 году представили «полуживой стейк». Он был выращен из скелетных мышц лягушек и стал арт-проектом под названием «Бестелесная кухня». Пять лет спустя они представили «Victimless Leather» в MoMA в Нью-Йорке — установку с тканями, растущими внутри стеклянного контейнера в форме кожаной куртки. Публика устроила протест, когда музею пришлось отключить систему жизнеобеспечения, потому что куртка стала слишком большой.
Иша не пытается заниматься провокационным искусством. У людей есть более сложные задачи, чем просто быть вегетарианцем, пескатерианцем или мясоедом. Все благодаря технологии, которая дала нам огромный выбор аналогов мясных продуктов. Но она также несет и этическую составляющую в производственных процессах. Клеточное сельское хозяйство решает продовольственную проблему, а New Harvest поддерживает и координирует исследовательские работы в многочисленных лабораториях с разными специалистами.
Общество часто объединяет компании и лаборатории по созданию альтернатив животному мясу в какой-то «соевый фарш». Но, как и различные виды беспилотных систем, они совершенно разные. Общество автомобильных инженеров идентифицирует пять уровней автономности. Аналогичным образом я вижу шесть уровней клеточного сельского хозяйства.
Уровень 0: Просто будь вегетарианцем
Некоторые растения очень богаты белками, например, бобы. Их можно есть без каких-либо добавок и изысков, они и так вкусные.
Уровень 1: Замена продуктам животного происхождения
Как веган я ем много обработанных растительных белков. Например, тофу. Белки в нем столь же мясистые и вкусные. Я называю их альтернативами мяса 1-го уровня. Многие веганские китайские рестораны подают «поддельное мясо», сделанное обычно из смеси сейтана, пшеничного глютена, или из текстурированного растительного белка — текстурата сои. Он ароматизирован и похож по консистенции на животный белок, скажем, на креветки. Этот вид заменителя является альтернативой мяса — растительным белком, который имитирует употребление в пищу мяса. Веджибургеры попадают в эту категорию.
Уровень 2: «Культивирование»
Заменители мяса из этой категории также основаны на растениях, но содержат некоторые «культивированные» белки. Они производятся с использованием нового научного подхода. Дрожжи или бактерии нужны для ферментации растительных веществ и продуктов, которые имитируют или даже реплицируют белки. Блюдо, приготовленное из таких белков, на вкус и запах выглядит как мясо.
Impossible Burger от Impossible Foods попадает в эту категорию. Его главным ингредиентом является белок — гем, сделанный при помощи генно-модифицированных дрожжей. Гем придает «кровавость» и «мясистость» растительной составляющей бургерной основы.
JUST’s Just Scramble при создании «яиц всмятку» используют проприетарный процесс для производства белка на основе растений. Фактически это симбиоз процессов, используемых в фармацевтическом бизнесе, пищевых лабораториях R&D и химии.
Уровень 3: Пост-веганство
Продукты на этом уровне производят из растительных ингредиентов в сочетании с культивируемыми животными клетками (в отличие от продуктов бактериальной ферментации). Клетки выступают главными ингредиентами, а растения создают консистенцию. Животные клетки обеспечивают цвет, запах или вкус мяса, но не дают нужную волокнистость. Это связано с промышленными биотехнологическими и крупномасштабными методами производства клеточной культуры, уже используемыми в фармацевтической промышленности. Уровень 3 — это первый уровень, который требует выхода за рамки науки, уже существующей в этой отрасли.
Блокчейн, искусственное мясо и «смерть» смартфонов: что будет с технологиями через 10 лет
Технологии
Уровень 4: Какая острая фрикаделька!
Заменителями 4-го уровня являются выведенные искусственным путем животные клетки — такие как продукты Memphis Meats и другие. Текстура и форма настоящего стейка делаются из мышечных клеток, которые растут вокруг костей и сами преобразуются в волокна мышечной ткани. На 4-м уровне пока нет сложных текстур. Поэтому мы превращаем клетки во фрикадельки. Разница между этим и 3-м уровнем заключается в том, что большая часть пищевой массы здесь — это животные клетки. Тогда как на 3-м уровне в основе лежат растения со специальными добавками.
Основной «средой» для культур клеток является эмбриональная сыворотка (в основном сделанная из эмбрионов телят). В настоящее время нужно примерно 50 литров сыворотки и около $6000 для производства одного гамбургера из искусственной «говядины». Ключевым прорывом необходимым для 4-го уровня станет способ питания клеток с использованием неживых источников энергии. Фактически речь идет о появлении новой науки о клетках и питательных средах. Нам нужно лучше понимать и воспроизводить питательные вещества и ароматизаторы в купе с производством «чистых калорий».
Уровень 5: На вкус как курица
Теперь мы получаем что-то похожее на куриное бедро или стейк тибон. И это очень важная задача для мясозаменителей, которую никто еще не достиг. С научной точки зрения требуется иной метод забора тканей. Это тот же способ, который сегодня разрабатывается для трансплантации органов, выращенных искусственно.
Но пробирка с животными клетками не имитирует текстуру стейка полностью. С этой технологией ученые, используя «строительные 3d-леса», стимулируют трехмерный рост тканей, а также выращивают кровеносные сосуды. За основу берут и растительные материалы. Но мы действительно хотим, чтобы мясо росло, как органы нашего тела. Исследования в области регенеративной медицины и науки о тканях помогают нам лучше представить, как создать все элементы, необходимые для выращивания настоящей почки, а не только чашку Петри, заполненную клетками почек. Но ученые еще не задумывались всерьез об идее использования этой отрасли науки для питания. Пока что.
Уровень 6: О Боже, что это вообще такое?
Идея о вкусном мясозаменителе привлекательна, но не так интересна как идея о совершенно новой пищевой системе с множеством абсолютно новых результатов — совершенно новой науке о питании. Представьте себе мясо с новыми питательными веществами, текстурой, вкусом и другими характеристиками. Вместо того, чтобы просто воссоздать мясо, ученые разрабатывают совершенно новые ингредиенты, которые на самом деле произведут «мясо нового поколения».
Наши мечты с Ишей состоят в том, чтобы найти пути использования чрезвычайно эффективных питательных продуктов. Водоросли, грибы или что-нибудь еще можно превратить с помощью возобновляемого источника энергии, такого как солнце, в полезные калории. Наша идея состоит в том, чтобы придумать механизм преобразования этих органических запасов энергии в «исходные данные» для биореакторов. А затем они превратят эти калории во все, что мы хотим.
Ученые провели много исследований для использования микроорганизмов в благих целях (в том числе для ферментации). Они активно погружены в геномику, тканевую инженерию и изучение стволовых клеток. Скоро появится система, которая откроет мир разнообразных вариантов питания, вкусов и текстур для будущих шеф-поваров. При этом одновременно снизятся экологические последствия убоя коров, нелицеприятные операции по воспроизводству потомства и дорогие и энергозатратные цепочки поставок заморозки. (Животноводство использует 70% всей земли, пригодной для сельского хозяйства, а поголовье скота приносит 51% выбросов парниковых газов). Мясоедство является одним из наиболее негативных факторов для окружающей среды. Я представляю систему снабжения продовольствием, которая будет еще эффективнее, чем употребление свежих растений, по-прежнему требующие охлаждения. Но что если поместить ингредиенты в вакуумные контейнеры, а затем «просто добавить воду», и блюдо готово. Фактически это тот же механизм как у тех игрушек, которые были популярны, когда я был ребенком.
Такое будущее потребует создания биореакторов — например, хлебопечки с клеточными картриджами или пивоварен, которые производят мясо, а не пиво. В них загружают сырье, а они клепают отбивные из баранины. Эту инженерную задачу поставят после того, как клеточная биология достигнет приемлемого уровня.
До сих пор большая часть инвестиций в компании, создающие новый рынок мясных продуктов, поступала от венчурных капиталистов. И они не хотят больше ждать. Это заключает стартапы в слишком жесткие рамки: быстро выйти на рынок и начать получать прибыль. Но такая скоропалительность ставит под угрозу достижение 4-го или 5-го уровней с помощью только поддержки инвесторов. Необходимо увеличить финансирование исследований, привлечь филантропов и правительства. А биомедикам — применять свой опыт и знания для развития клеточного сельского хозяйства.
Многие лаборатории, с которыми работает Иша, занимаются фундаментальными исследованиями. Одни сосредоточены на создании клеточных культур, выращенных из сельскохозяйственных животных. Другие работают над выращиванием животных клеток на базе растений. Они удаляют клетки из растений, заменяя их живыми мышечными клетками. Растения используются в качестве надежного «стержня».
Работа небольшой группы ученых под руководством Иши напоминает мне зарождение нейронауки, когда федерального финансирования исследований мозга практически не было. Затем, внезапно, это стало актуальным. Думаю, мы достигнем того же момента и для мясозаменителей, поскольку изменение климата становится все более волнующей проблемой. Употребление мяса очевидно влияет на состояние здоровья. А население Земли приближается к 10 млрд людей, что угрожает нашему продовольственному снабжению.
Большинство людей, которые сегодня поддерживают движение клеточного сельского хозяйства, являются защитниками прав животных. Прекрасная мотивация! Но при разработке новой концепции создания пищи в качестве основы нужна доказательная научная база. Заниматься этим нужно уже сейчас. Это может не только спасти нас от будущего голода, внести существенный вклад в изменение климата, предотвратить армагеддон, связанный с резистентностью к антибиотикам, и восстановить популяцию рыб в океанах. Клеточное сельское хозяйство — это еще и новые творческие кулинарные открытия.