Laboratorijoje užauginta mėsa: ateities maistas ar mokslinė fantastika?
Šis straipsnis, parengtas remiantis mokslo populiarinimo rašinių konkurso nugalėtojo darbu, nagrinėja mėsos auginimo laboratorijoje galimybes ir perspektyvas. Mėsa - nepakeičiamas aukštos kokybės baltymų, geležies ir vitaminų šaltinis, tačiau jos gamyba susijusi su dideliais aplinkosaugos ir etikos iššūkiais. Ar laboratorijoje užauginta mėsa gali tapti tvariu ir etišku alternatyviu sprendimu?
Mėsa: tarp skonio ir prieštaravimų
Kas jums yra mėsa? Nepakeičiamas aukštos kokybės baltymų, geležies ir vitaminų šaltinis? Ar maistas, kurio niekada nevalgote, nes mąstote apie dienos šviesos nematančias vištas ar klimato atšilimo problemas? Gali būti ir dar kitaip - pavyzdžiui, geras steikas jums yra viskas, bet šeimos daktaras pataria jums riboti šį gėrį dėl didelio riebalų kiekio. Kad ir kaip bebūtų, dažnas mėgsta ir vertina mėsos skonį ir tekstūrą, o vegetarams ir veganams yra kuriamos mėsos produktų kopijos. Kita vertus, neabejotinai mėsa yra vienas iš kontroversiškiausių maisto produktų, į kurį požiūrį kiekvienas susidaro iš daug mažų dalelių - asmeninio skonio pojūčio, organizmo reakcijos, įpročių, vietinės maisto vartojimo kultūros, kaip maisto produktui aukštos kainos, mokslinių ir pseudomokslinių straipsnių apie vietą mitybos piramidėje ir dar daug kitų dalykų.
Dabartinės mėsos gamybos problemos
Kiekviena moderni technologija turi „du galus“ - prisiminkime atomines bombas, greitąjį maistą, avarijas kelyje, asmeninės informacijos internete kaupimą ir t.t. Natūraliai kyla klausimas: kuo bloga yra dabartinė situacija? O bloga ji yra dėl daug ko. Pirmiausia, esama mėsos gamybos technologija yra labai netvari - skaičiuojama, jog gyvulininkystė prisideda prie šiltnamio dujų emisijų 18% (daugiau nei visas transporto sektorius) bei sudaro 8% gėlo vandens sunaudojimo pasaulyje. Mėsos gamyba taip pat labai svariai prisideda prie rūgštaus lietaus susidarymo, miškų kirtimo Pietų Amerikoje (70% buvusių miškų naudojami ganykloms arba pašarų auginimui), vandens taršos, gyvūnų rūšių nykimo - skaičiuojama, jog gyvulininkystė yra pagrindinis veiksnys dėl kas šeštos išnykusios gyvūnų rūšies.
Nemažiau opi yra ir maistinių gyvūnų gerovės problema. Nepaisant daugelio pastangų palaikyti kuo humaniškesnes gyvulių laikymo sąlygas, jie nuolatos patiria daug skausmo ir streso net ir palyginus išsivysčiusiuose kraštuose kaip Europa ar Šiaurės Amerika. Neretai gyvuliai savo aptvaruose negali net pajudėti, nuo amoniako kvapo paukštynuose graužia akis ir skauda plaučius. Daugelis ką tik gimusių vyriškos lyties viščiukų yra paprasčiausiai nunuodijami dujomis, nes maisto pramonei jie nėra vertingi. Pratrūkus infekcijai, visi vietoje auginami gyvuliai turi taip pat būti nužudomi. Verta paminėti, kad tokios praktikos savaime iš esmės negerėja, nes tiek gyvulių ar paukščių augintojai ir perdirbėjai, tiek pačių jūsų sąmonė nenori, kad žinotumėte, kokį kelią iki jūsų lėkštės atkeliavo kepsnys ir mąstytumėte apie tai jaukios vakarienės metu. Be abejo, dažnam pirkėjui įprastas žemų kainų vaikymasis taip pat nepadeda pagerinti gyvulių laikymo sąlygų.
Laboratorijoje auginamos mėsos idėjos ištakos
Idėja auginti mėsą laboratorijoje nėra nauja, bet jos įkūnyjimas užtruko. Olandui Viljamui Van Eelenui, laboratorijoje auginamos mėsos krikštatėviui, ši idėja kilo po grįžimo iš Japonijos koncentracijos stovyklos 1940-aisiais, kurioje jam teko badauti ir matyti stovyklos prižiūrėtojus žiauriai besielgiant su gyvūnais. 18 metų medicinos studentas svajojo apie galimybę užauginti mėsą laboratorijoje ir nusprendė pašvęsti savo gyvenimą norėdamas paversti tai realybe. Vėliau sekę biotechnologijų pasiekimai po truputį suteikė tam galimybę: 1950-1960 metais ląstelių auginimo technologijos taip ištobulėjo, kad tapo įmanoma jas perkelti iš laboratorijos lėkštelių į bioreaktorius; 1981-aisiais pelėse buvo atrastos kamieninės ląstelės, kurios gali daugintis ir pavirsti į daugelį kitų organizmo ląstelių. Supratęs atradimų potencialą, Viljamas su kolegomis intensyviai dirbo prie savo idėjos. Deja, sukurti efektyvaus proceso jam nepavyko, bet Jungtinėse Valstijose ir Nyderlanduose jis užregistravo patentus, kuriuose aprašė, kaip potencialiai tai būtų įmanoma įgyvendinti. Vėliau Olandijos mokslininkams pavyko gauti valstybės finansavimą atlikti tyrimams ir galiausiai, 2013-aisiais naujienų konferencijos Londone metu, buvo viešai pristatytas ir kritikų paragautas mėsainis, pagamintas iš tūkstančių plonų raumeninio audinio juostelių.
Taip pat skaitykite: Pinigų spausdinimo technologijos ateitis
Mėsos auginimo laboratorijoje procesas
Kadangi technologija yra dar tik pradinėse stadijose, jos įgyvendinimo būdai yra labai įvairūs, tačiau bendrai galima apibrėžti, jog gamybos procesas susideda iš keturių komponentų: kamieninių ląstelių, medijos (auginimo tirpalo - ląstelių „maisto“), karkaso, ant kurio bus formuojama raumeninio audinio struktūra ir bioreaktoriaus, kur visi šie komponentai bus laikomi.
Kamieninių ląstelių išskyrimas
Raumeniniai audiniai žmogaus ar kito žinduolio kūne yra pilni suaugusių kamieninių ląstelių, kurios gali virsti raumeninėmis ląstelėmis. Vien šių ląstelių atskyrimas nuo kitų nėra paprasta užduotis, nes raumeninis audinys yra tikra įvairių ląstelių mišrainė. Norint jas atskirti, pirmiausia reikia audinį suardyti ir tinkamas ląsteles pažymėti naudojant prie paviršiaus prikimbančius antikūnus. Priklausomai nuo naudojamų antikūnų ir baltymų esančių ląstelės paviršiuje sąvybių, automatizuotos sistemos gali ląsteles atrinkti; vėliau naudojant fluorescentinį mikroskopą įvertinama ar tai tikrai tinkamos ląstelės - pažymėti baltymai po objektyvu bus matomi skirtingomis spalvomis. Biopsija iš gyvūno raumeninio audinio yra labai maža - vos uogos dydžio; gyvūnas po šios operacijos gali toliau laimingai gyventi. Mokslininkai taip pat spėlioja, kad naudojant genų inžinerijos metodus procedūros vėliau bus galima išvis atsisakyti - izoliuotos kamieninės ląstelės dauginsis bene amžinai savaime.
Ląstelių auginimas ir formavimas
Izoliuotas ląsteles reikia priversti virsti raumeninėmis ląstelėmis, taip pat didėti, susitraukinėti, tinkamai naudoti energiją. Jos turi jungtis viena su kita, formuoti raumenines skaidulas. Procesai yra sudėtingi, tad gyvas organizmas naudoja įvairius biocheminius signalus, t.y. tam tikras medžiagas ir greta esančias ląsteles. Tai bando atkartoti ir procesai laboratorijoje. Genų inžinerijos metodai labai gelbsti - pavyzdžiui, įjungus ar išjungus tinkamus genus, ląstelės gali pačios susitraukinėti ir taip augimo procesas yra pagreitinamas; kitu atveju ląsteles reikia papildomai stimuliuoti elektra. Tinkamas karkaso (kaip, tarkime, žiedo iš negyvūninio kolageno) parinkimas pagerina ląstelių komunikaciją ir užtikrina jų tinkamą jungimąsi bei vystymąsi, netinkamas jį apsunkina, ląstelės gali mirti. Pats karkasas turi būti valgomas. Ląstelėms augant, paprastai bandoma atkartoti natūrali aplinka - amino rūgštys, angliavandeniai, druskos, vitaminai, tinkama temperatūra (37-42°C), rūgštingumas.
Auginimo terpė ir etiniai klausimai
Daug kontroversijos sulaukia veršiuko embriono kraujo serumo (FBS) naudojimas, kuris kamieninių ląstelių auginime yra dažnai nepakeičiamas dėl jame esančių hormonų ir augimo faktorių. Galiu jus nuraminti - mokslininkams ši problema gerai žinoma ir dauguma laboratorijoje augintos mėsos tyrėjų teigia, jog žino būdų, kaip serumo išvis atsisakyti. Raumeninės ląstelės (nudažytos mėlynai) ant karkaso - raudonai nudažytų rutuliukų.
Ateities perspektyvos ir galimybės
Idėjų kaip tobulinti tokios mėsos produktus tikrai netrūksta. Pavyzdžiui, norint sukurti ne mėsą malimui, o tvirtos skaidulinės struktūros kepsnį, bus reikalinga aprūpinti vidines ląsteles maistinėmis medžiagomis dirbtinių kapiliarų pagalba. Taip pat dirbama su bendromis raumeninių ir riebalinių ląstelių kultūromis, kad užauginta mėsa būtų sultinga ir vizualiai pažįstama. Tiriami ir visiškai skirtingų gyvūnų raumeniniai audiniai. Pavyzdžiui, izraeliečiai dirba su vištos ląstelėmis, tvirtindami, kad jų augimą daug lengviau prognozuoti ir pakreipti norima linkme, olandai - jautieną, o amerikiečiai - tuną; abu pastarieji produktai ypač brangūs bei žalingi aplinkai. Galiausiai, naudojant genetinės inžinerijos metodus, teoriškai būtų įmanoma sukurti ir išnykusių gyvūnų mėsą arba suderinti keleto gyvūnų mėsos charakteristikas, taip pagaminant visiškai naujo skonio produktus. Vienintelis klausimas būtų tik, ar atsirastų drąsuolių, norinčių tai paragauti?..
Taip pat skaitykite: Mokslo populiarinimas pasaulyje
Kaina ir prieinamumas
Na o „paprastos“ laboratorijoje augintos mėsos paragauti bus galima jau gana greitai. Pirmojo mėsainio gamyba 2013-aisiais kainavo 300,000 dolerių, su dabartinėmis technologijomis kainuoja apie 1000, už penkerių metų - apie 10 dolerių. Turbūt žinomiausias žmogus laboratorijoje auginamos mėsos srityje, olandų profesorius Markas Postas įvardija gyvulininkystę kaip pasenusią technologiją.
Taip pat skaitykite: Renginiai Molėtuose: „Mokslo sriuba“
tags: #mokslo #sriuba #kamieninės #ląstelės