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肉类行业再被颠覆?科学家用大麦生成“人造肉”

2021-10-25  学术头条

撰文:朱哼哼
编审:王新凯
排版:李雪薇


2020 年联合国发布的人口统计数据显示,地球人口已经高达 76 亿,预计到 2030 年将达 86 亿,到 2050 年将达 98 亿。地球人口的激增势必会带来各种问题,尤其是人们赖以生存的粮食问题,毕竟全球耕地面积是有限的。

这份报告也指出,2020 年全球面临饥饿的人数大幅度增加,新增 1.3 亿饥饿人口,全球共有 25 个国家面临严重饥饿风险,近 7 亿人处于饥饿状态,我们面临着至少 50 年来最严重的粮食危机。


(来源:Pixabay)


从上述数据可以看到,每 10 个人中就有一人面临饥饿。而未来随着地球人口的进一步增加,我们又该如何养活这么多人呢?

人造肉或许是一个可行的办法,毕竟全球畜牧养殖消耗了大量的耕地和资源。近日,全球顶尖的植物生物技术公司 ORF Genetics 联合冰岛的研究人员,正在使用转基因技术在 22000 平方英尺温室中培养超过 100000 种的生物基因工程大麦,用于生产人造细胞培养肉。

对此,ORF 遗传学蛋白质技术主管 Arna Runarsdottir 表示,“人口在增加,我们必须养活所有人”。

传统畜牧养殖带来了巨大资源浪费

2014 年 6 月,美国导演吉普·安德森拍摄的纪录片《奶牛阴谋:永远不能说的秘密》在洛杉矶首映,深度探索了畜牧业对生态环境的影响和与荒漠化、污染及其他环境问题的关联。也让全球更多的人了解了传统畜牧业的真相。

片中数据显示,全球 51% 的温室气体来源于牲畜及它们的副产品,13% 来自交通运输。牲畜所排出的一氧化氮是全球总量的 65%,一氧化氮在引起温室效应方面的威力是二氧化碳的 296 倍;肉类以及牛奶产业使用了地球上 1/3 的新鲜水源,其中在美国的水资源使用 55% 为畜牧业,仅有 5% 为家庭使用。


(来源:Pixabay)


同时,全球 1/3 的土地因畜牧业而沙化,家畜占据了地球 45% 的土地资源,肉食者所需的土地面积是纯素食者的 18 倍,1.5 英亩土地=170 公斤肉=16783 公斤植物食物。换句话说,如果将所有的肉食者都变成素食者,那么地球可以多养活 18 倍的人口。

此外,地球上每秒就有 1-2 英亩的热带雨林被砍伐。畜牧业造成了亚马逊热带雨林 90% 的破坏。每天有 110 种昆虫和动物由于热带雨林砍伐而消失,而畜牧业是导致物种灭绝、海洋污染、水污染和动物栖息地遭到破坏的主要原因。

显然,要想解决全球粮食危机,让更多的人免于饥饿,对传统肉类及畜牧业进行改造势在必行。

植物肉 or 细胞培养肉?

想要替代传统畜牧业,就不得不提人造肉。目前的人造肉主要有两种,植物肉和细胞培养肉,前者是由植物蛋白制成,后者则不需要杀掉动物,而是通过动物细胞在生物容器中培养出动物人造肉。

人造肉这一概念自诞生起,就备受科技和产业界的关注,不过在初期,由于细胞培养肉尚处于研发阶段,因此植物肉更受关注,吸引了大量的投资。

例如,2019 年 5 月,美国一家以素食汉堡闻名的公司 Beyond Meat 在纳斯达克挂牌上市,成为“人造肉第一股”,比尔·盖茨以及美国最大的肉类生产商 Tyson Foods 均为 Beyond Meat 的投资人。

《2021 中国植物肉行业洞察白皮书》指出,普通肉类中含有的激素等物质,会导致癌症、心脏病等疾病患病风险大幅增加。白皮书还指出,相对动物肉制品生产过程,
每生产1公斤植物肉可减少 90% 温室气体排放、93% 土地浪费破坏和 99% 的生产用水。

环保、健康,也是植物肉广为人知的优势。然而,由于生产和运输成本高企,植物肉的价格往往昂贵,这也导致了以植物肉为代表的“假肉”卖的比真肉还贵。


(来源:Pixabay)


以国内市场上售卖的“植物蛋白汉堡肉饼”为例,重量 226 g 的售价为 59.9 元,而同等重量的牛肉饼仅需 20 元一份。同样地,星巴克推出的以“植物牛肉”为原料的别样牛肉青酱意面、经典千层面等产品,售价 69 元一份。

显然,高昂的价格注定了其小众的适用人群。

而细胞培养肉,顾名思义就是利用动物的干细胞体外培养来获取肉类。2013 年,荷兰 Maastricht 大学教授 Mark Post 的实验室花了三个月时间,用牛肌肉干细胞培养出了 20000 条细小的肌肉纤维,做出了重量为 85 g 的肉饼,这也是世界公认的首款人造细胞培养肉。

在人造细胞培养肉诞生之初,同样面临价格昂贵的问题,例如
首个 85 g 人造肉饼成本高达 30 万美元。不过近年来随着技术的发展,人造细胞培养的的价格呈指数下降,目前行业里生产成本最低的以色列公司 Future Meat 已将细胞培养鸡肉的价格降至每 100 克 3.45 美元。

因此,很多专家认为,相比于植物肉,人造细胞培养肉未来价格可能会率先降低至可接受范围,广泛应用于人们的生活。

转基因大麦培育人造肉

对于人造细胞培养肉来说,成本依旧是规模化生产和大范围推广所面临的问题。此前,人造细胞培养肉生产所需的培养基主要由基础培养基、胎牛血清和生长因子组成,价格昂贵,限制了其大范围推广。

以生长因子为例,生长因子在刺激组织、肌肉、脂肪和干细胞的生长方面起着至关重要的作用。没有这些物质,无法生产人造细胞培养肉。而目前实验室培育肉类生产商使用的生长因子,大多来源于动物,价格昂贵。


(来源:Pixabay)


前文提到的 ORF Genetics,其独特技术在于,可以使用大麦作为重组蛋白生产的载体,提供比其他蛋白表达系统更有效、更安全的方法。这项技术使 ORF Genetics 能够开发一系列生长因子,包括用于干细胞研究市场的类人生长因子,以及细胞培养肉市场生产类动物生长因子。

之所以选择大麦,是因为大麦有一个封闭的生物系统,它的花粉不会给其他植物授粉——即使是周围的植株也不行。由于这个封闭系统,没有植物可以将其基因传播给其他植物。这也是为什么 ORF Genetics 可以在一个温室下种植 100000 多个转基因品种,而不必担心交叉污染。

对此 ORF Genetics 首席执行官 Liv Bergþorsdottir 表示,
“随着转基因大麦的改造初见成效,未来可以大幅降低人造细胞培养肉中生长因子的成本,解决人类粮食危机。”

参考资料:
https://www.orfgenetics.com/about-orf
https://futurism.com/the-byte/scientists-genetically-modify-plants-grow-meat-protein

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