Мясо — это вкусно, полезно и питательно. Однако его производство сопряжено с большими затратами электроэнергии, вызывает загрязнение окружающей среды, а также связано с этическими проблемами по отношению к животным. Поэтому ученые и предприниматели по всему миру ищут альтернативные способы получения мяса, которые были бы более экологичными, экономичными и гуманными. Одним из таких способов является выращивание искусственного мяса в лабораторных условиях из клеток животных.
Мясо из пробирки
Искусственное мясо (его также называемое культивируемым, клеточным или мясом из пробирки) получают не из целого животного, а из его клеточной культуры. Технология была предложена и запатентована в 2001 году врачами Виетом Вестерхофом и Виллемом ван Эйленом, а также бизнесменом Виллемом ван Коотеном. Они предложили засевать мышечными клетками матрицу из коллагена, а затем помещать ее в питательный раствор, который стимулирует рост. В то же время в США Джон Вейн запатентовал способ выращивания мышечных и жировых клеток, который позволяет производить разные виды мяса.
Современный процесс выращивания искусственного мяса состоит из нескольких этапов.
Для начала нужно получить из мышц животных стволовые клетки, которые способны размножаться и дифференцироваться в разные типы тканей. Для этого берут небольшой образец биопсии у настоящего животного или используют клетки из банков тканей. Сбор требуется только один раз, так как из них можно вырастить неограниченное количество мяса. На этому участие настоящих животных в производстве будущего стейка заканчивается.
Полученные клетки помещаются в биореактор — специальный контейнер, в котором они питаются раствором, содержащим аминокислоты, сахара, витамины, минералы и факторы роста (вещества, которые стимулируют рост и дифференциацию, — пептиды и стероиды). В биореакторе клетки активно делятся и увеличивают массу.
Для того чтобы из клеток получить мясо, нужно создать структуру, которая бы имитировала естественную мышечную ткань. Для этого ими засевают биологически совместимую матрицу — своеобразный каркас, который поддерживает форму и плотность. Матрица может быть сделана из разных материалов, например из коллагена, синтетических полимеров или растительных волокон. На матрице клетки сливаются вместе и образуют мышечные ткани — основные строительные блоки мяса.
Чтобы продукт получился сочным, вкусным и питательным, нужно не только вырастить мышечные волокна, но и добавить к ним жир, соединительную ткань и кровеносные сосуды. Кроме того, важно обеспечить доставку кислорода и питательных веществ ко всем клеткам, а также стимулировать их сокращение, как будто они работают в живом организме. Для этого используют разные методы, включая электрическую стимуляцию, механическое растяжение и создание перфузионной системы, подобной кровоснабжению.
После того как ткани достигнут нужной зрелости и размера, их можно собрать и переработать в различные виды мясной продукции — фарш, стейки, котлеты или колбасу.
Говядина, курятина и… мамонтятина
В 2013 году группа под руководством профессора Марка Поста из Университета Маастрихта вырастила в пробирке 140 граммов говядины. Сергей Брин выделил на проект 330 тысяч долларов, а из выращенного продукта приготовили гамбургер. Его продегустировали диетолог Ханни Рутцер и футуролог от кулинарии Джош Шонвальд. Увы, котлета их не впечатлила: ее сочли слишком сухой, практический постной, а корочка напоминала хлебную.
Вкус искусственного мяса зависит от многих факторов, таких как тип и соотношение клеток, метод формирования и стимуляции тканей, а также, разумеется, способ приготовления и подачи. В течение десятилетия, прошедшего после неудачного гамбургера, ученые и производители постоянно работали над улучшением качества, чтобы сделать заменитель максимально вкусным и аппетитным. В 2020 году в Сингапуре впервые одобрили продажу искусственной курятины американской компании Eat Just. Впрочем, их наггетсы состоят из культивированного продукта лишь на 70 %, остальное — заменители вроде белков из маша.
Из клеточной культуры можно получить разные виды мяса, в зависимости от того, от каких животных берутся клетки. Например, уже существуют прототипы искусственной говядины, свинины, курицы, утки, рыбы и даже фуа-гра. Теоретически, можно вырастить плоть любого животного, для которого есть доступ к стволовым клеткам и питательным растворам. В будущем, возможно, появятся и более экзотические виды мяса, например из мамонтов, как это уже сделала компания Vow. Но это, конечно, будет зависеть от этических, правовых и социальных аспектов такого производства.
Сложно, дорого и невкусно
Выращивание искусственного мяса — это сложный и дорогостоящий процесс, который сталкивается с рядом технических, экономических и социальных проблем.
В 2008 году стоимость 250 граммов выращенного в пробирке мяса оценивалась в 1 миллион долларов. Однако уже спустя десять лет один культивированный стейк стоил уже примерно 50 долларов. Если в 2013-м Сергей Брин заплатил за бургер 330 тысяч долларов, то сейчас такой же обошелся бы всего в 9-10. Основные затраты связаны с использованием дорогих питательных растворов, биореакторов и матриц. Для снижения стоимости нужно разработать более эффективные и дешевые технологии, а также масштабировать производство.
Существующие методы выращивания искусственного мяса позволяют получать только небольшие объемы, которые не могут удовлетворить спрос населения. Для повышения эффективности нужно ускорить рост и развитие клеток, а также увеличить размер и количество биореакторов. Так, пилотный проект компании CellX, запущенный в Шанхае, располагает биореактором объемом 2 тысячи литров. К 2025 году стартап планирует производить сотни тонн продукции в год. Для сравнения, один из крупнейших переработчиков мяса в Беларуси, «Брестский мясокомбинат», в 2022 году мог выпускать 4,5 тысячи тонн продукции в месяц!
Наконец, конкурировать с естественным мясом культивированному мешает свойственная всем людям консервативность. Ярлык «искусственное» сразу делает любой продукт менее желанным для потребителя, а если его свойства пока что не дотягивают до природного аналога, то делать на рынке и вовсе нечего. Даже недостатки натуральных полуфабрикатов, вроде наличия костей, большого количества жира или не жующихся жил, воспринимаются как достоинства, если речь идет о сравнении с искусственным мясом.
Сторонники искусственного мяса упирают на его экологичность и этичность. Животноводческие фермы являются главными поставщиками метана в атмосферу — одного из основных парниковых газов. Плюс производства потребляют много воды и энергии, а фермеры вырубают леса под пастбища и уничтожают диких зверей, угрожающих стадам. Так, на каждые 100 килокалорий энергии, затраченные на производство килограмма говядины, мы получаем обратно лишь две килокалории.
Потенциально выращивание искусственного мяса потребляет на 7–45 % меньше энергии, 82–96 % меньше воды и создает на 78–96 % меньше выбросов, чем натуральное. Однако нужно подчеркнуть, что эти расчеты лишь теоретические, и они могут не соответствовать реальному производственному процессу.
Впрочем, есть мнение, что экологичность мяса из пробирки преувеличена, и на его производство тратится больше воды и энергии из ископаемых источников, чем на выращивание животных.
Вегетарианцев, веганов и защитников прав животных искусственное мясо порадует тем, что оно не связано с убийством и страданием животных. Аналог более безопасен по сравнению с традиционным, поскольку не подвержено риску заражения бактериями, вирусами, паразитами. Хемофобов оно привлечет тем, что в него не вводят гормоны и антибиотики.
В перспективе потребители смогут заказывать индивидуальную искусственную говядину или курятину, ведь мясо может быть «настроено» под вкус потребителя, например, по жирности, сочности, аромату, цвету, форме.
Если технология и не завоюет популярности на Земле, оно очевидно окажется востребованным в космосе. Aleph Farms, чья искусственная говядина одобрена в Израиле, в 2019 году проводила на МКС эксперимент по созданию мяса в пробирке. Следующий эксперимент, проведенный в 2022 году, предполагал сбор коровьих клеток на Земле, и доставку их в космос для выращивания. В 2022 году NASA объявило награду в 1 миллион долларов за разработку, которая позволит накормить людей на орбите, а японский стартап Intergriculture Inc работает с Японским космическим агентством над технологией выращивания мяса в космосе.
Возможно, искусственное мясо — одна из ключевых технологий для дальних космических перелетов и создания колоний на других небесных телах и постоянно обитаемых станций на орбите. Однако и на Земле оно может решить насущные проблемы — например, накормить 811 миллионов человек, которые, по данным ООН, недоедают по всему миру.
И конечно, сделать наш мир чуть менее жестоким.
