Šis darbas buvo mokslininkų komisijos išrinktas 2018 m. mokslo populiarinimo rašinių konkurso nugalėtoju. Primename, kad panašių rašinių, publikuoti šiame puslapyje laukiame nuolatos. Juos siųskite [email protected]

Mantas Minkauskas

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. Dar kontroversiškesnė yra šiuo metu vystoma laboratorijoje auginamos mėsos technologija, su kuria jus norėčiau supažindinti.

Kam visa tai?

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. Remiantis skaičiavimais, palyginus su dabartine jautiena laboratorijoje auginama mėsa reikalaus panašiai energijos, bet į aplinką bus išmetama iki 20 kartų mažiau šiltnamio dujų, o vandens sunaudojimas sumažės perpus.

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. Galiausiai svarbūs ir neigiami veiksniai tiek dėl aplinkos apsaugos, tiek dėl gyvulių gerovės yra žmonių skaičiaus bei mėsos vartojimo augimas: 2050-aisiais žmonių Žemėje bus dar maždaug dviem milijardais daugiau, vidutinis suvartojimas taip pat kils dešimčia kilogramų mėsos žmogui per metus.

Suvartotos mėsos augimas žmogui per metus (1961-2013, FAOSTAT duomenys)

Šiek tiek istorijos

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. Po truputį pasaulis suvokė, kad idėja, aprašyta mokslinės fantastikos knygose, nėra tik pokštas ar žvilgsnis į tolimą ateitį; konceptas buvo patvirtintas, žmonės suprato jo prasmę, įvairiuose pasaulio kampeliuose prasidėjo tyrimai.

Kaip tai veikia?

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. Beje, jį daug lengviau valyti ir prižiūrėti nei gyvulininkystės fermas ir mėsos perdirbimo kombinatus, tad gaminama mėsa turėtų būti saugesnė, o ir gyvulių nebereiks vakcinuoti.

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. Nuo parinktų kamieninių ląstelių tipo priklauso ne tik, ar jos gebės pavirsti į raumenines, bet taip pat ir dauginimosi greitis, kas yra labai svarbu norint vietoj keleto gramų lėkštelėje pagaminti tūkstančius kilogramų mėsos.

Supaprastinta laboratorijoje augintos mėsos gamybos schema: 1) biopsija, 2) ląstelių kultūra lėkštelėje, 3) bioreaktorius, 4) maltos mėsos produktas

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. 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. Įdomu tai, jog serumas verčia kamienines ląsteles greitai daugintis, o vėliau, pakeitus mediją ir privertus ląsteles „badauti“ be serumo, jos virsta raumeninėmis.

Raumeninės ląstelės (nudažytos mėlynai) ant karkaso – raudonai nudažytų rutuliukų. Ideali figūra auginti ląstelėms dėl didelio paviršiaus ploto

Kas toliau?

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?.. 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. Tada ir atsiras galimybė šios mėsos įsigyti.

Turbūt žinomiausias žmogus laboratorijoje auginamos mėsos srityje, olandų profesorius Markas Postas įvardija gyvulininkystę kaip pasenusią technologiją. Tad belieka tikėtis, kad tuoj turėsime tobulesnę, galinčią ją pakeisti.

Šaltiniai:
http://www.fao.org/docrep/010/a0701e/a0701e00.HTM
http://www.fao.org/faostat/en/
https://www.theguardian.com/commentisfree/2006/jul/12/comment.animalwelfare
https://www.researchgate.net/publication/277326847_The_Sustainability_Challenges_of_Our_Meat_and_Dairy_Diets
http://www.new-harvest.org/environmental_impacts_of_cultured_meat
https://en.wikipedia.org/wiki/Population_growth
http://www.new-harvest.org/_godfather_of_cultured_meat_willem_van_eelen_passes_away
http://elliot-swartz.squarespace.com/science-related/invitromeat
https://en.wikipedia.org/wiki/Ag-gag
http://www.futurefood.org/in-vitro-meat/index_en.php
chrome-extension://oemmndcbldboiebfnladdacbdfmadadm/http://lcafood2014.org/papers/132.pdf
http://www.sciencefocus.com/article/future/artificial-meat-factory
http://mosameat.eu/

Home

http://www.memphismeats.com/
Rašinio paveikslėliai paimti iš www.new-harvest.org gavus sutikimą