Человечество неудержимо растет. Население нашей планеты уже превысило 7 миллиардов человек, и эксперты прогнозируют: к 2050 году – менее чем через 40 лет – оно приблизится к 10 миллиардам! И это не может не вызывать опасения. Уже сегодня экологи и специалисты по сельскому хозяйству бьют тревогу: а сможет ли Земля прокормить такую ораву? Хватит ли посевных площадей и пастбищ для скота? И решат ли проблему новые технологии сельского хозяйства и даже разведение генетически модифицированных растений и животных? Многие всерьез сомневаются в этом.
Впрочем, люди не были бы людьми, если бы не попытались найти выход. Множество ученых по всему миру работают над тем, чтобы создать пищу буквально из ничего и накормить всех, кому сегодня не хватает продовольствия. Уже сегодня человечество располагает десятками рецептов получения искусственных продуктов.
Через пятьдесят лет мы не будем абсурдно выращивать
целого цыпленка, чтобы есть только грудки или крылышки, а
будем выращивать эти части отдельно в подходящей среде.
Уинстон Черчилль, 1930 год
Что нужно человеку для полноценной жизни? В первую очередь, белки, жиры и углеводы. Сегодня все это нам обеспечивают сельскохозяйственные растения и животные. Однако результаты многочисленных исследований неутешительны: скоро эффективности аграрных и животноводческих ферм будет не хватать. Где же люди возьмут все эти жизненно необходимые вещества? Ведь их источник – животная и растительная пища.
Бифштекс как наука
Вопросом, как получить пищу, не занимаясь сельским хозяйством в привычном для нас понимании, люди озаботились довольно давно. Правда, не ради благородной цели накормить всех голодных. Во время бурного развития космических технологий и разработки масштабных исследований околоземного пространства перед специалистами NASA встала проблема: как обеспечить пищей космонавтов, отправляющихся в дальние экспедиции. Ведь это не так просто – нельзя взять и погрузить на борт космического аппарата, скажем, тонну консервов. Подъем на орбиту каждого дополнительного килограмма груза стоит огромных денег, да и со свободным пространством в ракете туго.
На помощь пришли ученые, предложившие способ… выращивать мясо буквально в пробирке. В 2001 году аэрокосмическое агентство начало эксперименты по получению синтетической индюшатины из клеток настоящей индейки. А параллельно профинансировало эксперименты доктора Морриса Бенджаминсона, работающего в нью-йоркском Колледже Туро в сотрудничестве с прикладным биологическим исследовательским консорциумом NSR, по выращиванию синтетического рыбного филе. В 2002 году Бенджаминсону удалось достичь успеха – он получил заказанный продукт, вырастив клетки золотой рыбки вне тела рыбы. Кусок филе был замаринован с чесноком, перцем и лимоном и поджарен в оливковом масле. Комиссия, оценивающая «блюдо для космонавтов», пришла в восторг – оно выглядело очень аппетитно и пахло, как настоящая рыба. Правда, вкус специалисты NASA оценить не смогли: американские законы запрещают есть экспериментальную пищу.
Впрочем, широкого распространения этот продукт не получил. Однако люди всерьез заинтересовались перспективной темой. Результатом обсуждений стало объединение в 2008-м группы ученых из разных стран в консорциум по производству мяса в пробирке. А на первой конференции, проведенной этой организацией совместно с Продовольственным научно-исследовательским институтом Норвегии в апреле того же года, обсуждались уже не только научные, но и коммерческие перспективы производства синтетической пищи. Заинтересовалось ею и голландское правительство, выделившее американским ученым 4 млн. долларов на исследования. Никто не удивился, когда к вопросу подключились и защитники прав животных – организация РЕТА (People for the Ethical Treatment of Animals – «Люди за этичное обращение с животными») пообещала премию в 1 млн. долларов тому, кто первый предоставит потребителям синтетическую курятину, для производства которой не потребовалось бы убивать птиц.
Как показывает практика, синтетическое мясо можно не только вырастить в пробирке. Есть гораздо более дешевые и простые способы его получить. Так, ученые из американского штата Миссури научились производить искусственную курятину. Те, кто пробовал этот плод десятилетних исследований, утверждают, что и по вкусу, и по фактуре продукт совершенно неотличим от оригинала – та же плотность, волокнистая структура, тот же цвет и запах. Вот только животными белками и аминокислотами там и не пахнет: эрзац-курятина сделана из смеси сои, масла и пшеничной клейковины. Правда, и положительные стороны в этом есть: продукт пользуется огромной популярностью у вегетарианцев.
Биомасса для гурмана
Деньги, предложенные голландцами – и не только ими, – сегодня активно осваиваются. А вот премия РЕТА все еще ждет своего героя. На поверку оказалось, что все не так просто, как предполагалось вначале – и сегодня ни один из сотен ученых, занимающихся выращиванием искусственного мяса, все еще не готов предложить результат своих трудов широкой общественности. Не последняя причина такой сдержанности – цена конечного продукта. Например, 250 г мяса, выращенного в биореакторах NASA, на сегодняшний день стоит около миллиона долларов.
Впрочем, это не останавливает ни исследователей, ни спонсоров. Так, в августе этого года в Лондоне состоялась первая официальная дегустация гамбургера, приготовленного из синтетической говядины. Вырастил этот экзотический деликатес профессор Марк Пост в лаборатории Университета Маастрихта (Нидерланды). А изрядную сумму на его исследования дал известный бизнесмен, сооснователь интернет-корпорации Google Сергей Брин, озабоченный незавидной судьбой коров на фермах и ущербом, который их массовое разведение наносит экологии нашей планеты.
Первым объектом эксперимента стала, как водится, лабораторная мышь. Именно ее клетки синтезировал профессор Пост. И только когда его опыт оказался успешным, он перешел к «практической части» исследования – созданию мяса из клеток свиньи, а затем и коровы.
Результатом экспериментов стал небольшой – весом всего 140 г – кусок говядины. Из него была приготовлена котлета для гамбургера с добавлением яичного порошка, панировочных сухарей, соли, шафрана и свекольного сока. Последние, по словам повара, должны были придать блюду более натуральный цвет.
Дегустаторами выступили серьезные специалисты в области еды – диетолог и ресторанный критик. По их отзывам, блюдо действительно напоминало мясное, но вот то, что это именно говядина, было неочевидно: котлета оказалась слишком сухой и пресной. Причиной стало отсутствие жира – масса, выращенная в пробирке, состояла исключительно из мышечных клеток.
Впрочем, профессор Пост не отчаивается: он уверяет, что за следующие 10 лет найдет способ устранить вкусовые недостатки – после этого мясо из пробирки появится на полках магазинов, и каждый сможет попробовать его.
Источником белка может быть не только мясо. Не менее ценным диетическим продуктом являются яйца. Правда, только натуральные, а не известная с недавних пор китайская подделка. Жители Поднебесной действительно научились производить яйца без всякого участия птиц и даже уже поставили дело на поток: это оказалось гораздо более выгодно, чем разводить кур или уток.
Сначала создается имитация белка: в водный раствор углекислого калия добавляется бензойная кислота, квасцы и желатин. Потом из такой же смеси делают «желток» – добавляют желтый пищевой краситель и лимонную кислоту. Получившуюся массу разливают по формам и опускают опять же в раствор углекислого калия. Когда же на поверхности желтого шарика появится пленка, его помещают в форму побольше, заливают «белком» и снова отправляют в тот же раствор. Последний этап – создание скорлупы из гипсового порошка, парафина и опять-таки углекислого калия.
Говорят, отличить эти яйца от настоящих довольно сложно. Только вот об их полезности и богатстве белком речи даже не идет – тут главное не отравиться!
В принципе, специалисты не сомневаются: искусственное мясо уже сегодня вполне возможно выращивать в промышленных масштабах – и даже цена его за счет массового производства будет гораздо ниже, чем у экспериментальных образцов. Так почему же этого продукта все еще нет на полках магазинов?
Ответ прост. Во-первых, мясо из пробирки пока будет существенно дороже в производстве, чем мясо с фермы. Во-вторых, как продемонстрировала недавняя дегустация, его вкусовые качества еще не достигли совершенства. Да и консистенция этого продукта, скорее всего, разочарует гурманов. Пожалуй, именно это составляет основную проблему.
Что такое мясо? Это мышцы животных. А мышечная ткань обладает специфической волокнистой структурой, добиться которой в искусственных условиях очень сложно. Клетки просто хаотично размножаются в питательной среде, образуя бесформенную массу.
Впрочем, эту проблему тоже можно решить – достаточно изучить, как устроены мышцы животных. Составляющие их длинные клетки не формируются сами по себе – они появляются от слияния особого вида стволовых клеток и закрепляются на костях с помощью сухожилий. При этом каждая из них должна снабжаться кровью, которая доставляет к ним питательные вещества и уносит отходы. Кроме того, чтобы мышцы росли, их нужно тренировать.
Теоретически, вполне возможно создать такие же условия в биореакторе – структурировать растущие клетки, сымитировать кровеносную систему и даже обеспечить растягивание и сокращение этой «мышцы» механическим способом или с помощью электрической стимуляции. Но только представьте, насколько это усложнит процесс! А соответственно, вырастет и цена конечного продукта.
Так что пока, к вящему огорчению защитников животных и специалистов по питанию космонавтов, мясо из пробирки остается делом пусть и недалекого, но все-таки будущего.
Инженерный подход
В век бурного развития технологий нет ничего удивительного, что они приходят и в кулинарию. И мы не имеем в виду разнообразную технику, помогающую хозяйкам обрабатывать продукты – сегодня появились технологии, позволяющие буквально создавать их на собственной кухне! Во всяком случае, некоторые из них.
Пожалуй, сегодня любой, кто интересуется техническими новинками в области медицины, слышал о биопринтере, позволяющем «печатать» органы и ткани человеческого тела для трансплантации. А вот американская компания Modern Meadow предлагает выращивать таким образом мясо! Процесс, который описывают специалисты компании, сравнительно несложен. Клетки животного-донора помещаются в питательную среду из глюкозы, аминокислот, солей и витаминов и начинают делиться. Как только их станет достаточно, полученные «биочернила» помещают в картридж биопринтера и «печатают» требуемый орган – или, в данном случае, ткань, которая после электрической стимуляции приобретает мышечную текстуру. Таким образом на выходе получается… обычный кусок мяса!
Правда, пока результаты этих экспериментов несъедобны, но ученые утверждают, что вскоре у них все получится – и на прилавках супермаркетов появятся первые бифштексы из «распечатанного мяса».
Компания Modern Meadow стремится произвести революцию не только в пищевой промышленности, но и в моде. Наряду с мясом она обещает вскоре начать производство на биопринтере натуральной кожи, которую планирует поставлять на предприятия, шьющие одежду. Если затея удастся, то даже самые ярые защитники животных смогут носить кожаные куртки, не идя на сделку с собственной совестью. К слову, генеральный директор компании Андрас Форгач считает, что эта продукция станет доступна потребителю даже раньше, чем искусственные бифштексы: «Кожа имеет более простую структуру, чем мясо, и с технологической точки зрения ее проще производить». К тому же он предполагает, что одежда, произведенная из «распечатанной» кожи, будет пользоваться гораздо большим спросом, чем аналогичная еда. По его мнению, люди осторожны и консервативны по своей природе, и немногие согласятся вот так сразу перейти на пищу, выращенную в лаборатории. А вот с куртками и сапогами таких проблем не предвидится.
Между прочим, Modern Meadow – не единственная и даже не первая компания, предложившая использовать принтер для создания продуктов питания. Группе исследователей из университета Эксетера, Великобритания, пришло в голову взять обычный 3d-принтер и заправить его… шоколадом. К радости ученых, им удалось распечатать шоколадку без особых проблем. И в прошлом году домашняя «шоколадная фабрика» поступила в продажу. Купившим ее любителям сладостей достаточно скачать специальную программу – и они могут печатать конфеты абсолютно любой формы. А изобретатели устройства уже ведут разработку новых «пищевых чернил».
Кухонная химия
Перефразируя известную пословицу, не мясом единым жив человек. Кроме животных белков нам необходимо множество веществ растительного происхождения. И если сегодня большая часть людей может получать их в достаточном количестве, то уже через несколько десятков лет, по прогнозам специалистов, традиционное сельское хозяйство будет не в состоянии обеспечивать человечество злаками и овощами. И даже новые технологии культивации растений не надолго отсрочат беду.
К тому же, как быть, например, будущим марсианским колонистам? Ведь на Красной планете нет ни урожайной почвы, ни достаточного количества солнечной энергии, ни атмосферы для того, чтобы выращивать достаточно пищи.
И тут на помощь будущим поколениям людей на земле и в космосе готовы прийти микробиологи и химики. Уже сегодня их навыки позволяют создавать множество продуктов, внешне и на вкус практически неотличимых от натуральных. А главное, богатых витаминами.
Практически во всех азиатских странах основу рациона людей составляет рис. И неудивительно: он очень калориен, при этом во много раз урожайнее ржи и пшеницы, и к тому же отлично растет во влажном климате. Однако выращивать его – дело нелегкое. К тому же население этого региона растет чуть ли не в геометрической прогрессии. Так что, возможно, в скором времени риса не хватит на всех. Если, конечно, в дело не вмешается наука.
Впрочем, можно сказать, что она уже вмешалась. Сегодня вполне возможно попробовать имитацию риса, сделанную из растительного – обычно соевого – белка, крахмала и альгината или пектина, призванных связать полученную массу в продолговатые гранулы. К слову, примерно по такой же технологии сегодня изготавливают некоторые виды полуфабрикатов – например, макаронные изделия – и даже картошку фри.
Звучит, конечно, не очень аппетитно. Однако на самом деле все не так страшно: ведь крахмал – это те же самые углеводы, что содержатся в рисе и картофеле. Что же касается пектина и альгиновой кислоты – так называемых студнеобразующих веществ, – то и они абсолютно натуральные. Первый в огромных количествах содержится в фруктах – именно благодаря ему из слив и яблок получается повидло. Вторую добывают из водорослей, например, из знакомой всем ламинарии – обычной морской капусты. Так что продукты на их основе вполне съедобны. А если обогатить их соответствующими витаминами и микроэлементами, то даже полезны.
К слову, научившись выделять альгиновую кислоту, люди буквально открыли новую страницу в кулинарии – ведь с помощью этого вещества можно создавать не только имитации простых блюд, но и искусственные деликатесы, вкус которых не слишком отличается от оригинала.
Так, уже полтора десятка лет назад ученые предприняли попытку сделать на основе вытяжки из водорослей суррогатную икру. Эксперимент оказался весьма успешным: когда на фуршете, который давал один известный телеканал, всех присутствующих угощали бутербродами с альгиновой черной икрой, только один человек сумел понять, что деликатес ненастоящий!
Пожалуй, альгиновая икра – один из самых удачных искусственных продуктов. Во всяком случае, она, в отличие от мяса из пробирки, поступила в широкую продажу и пользуется спросом. Кстати, многие диетологи советуют не пренебрегать суррогатным деликатесом: по их словам, альгиновое желе связывает и выводит из организма токсины и к тому же повышает иммунитет.
Между прочим, создание альгиновой икры – не единственная попытка сымитировать этот деликатес. Еще в 60-е годы в СССР пробовали сделать его из яичного белка и желатина. Однако популярностью полученный продукт не пользовался и скоро пропал с прилавков магазинов.
К слову, создание искусственной еды на основе водорослей считается одним из наиболее эффективных направлений. С каждым днем они используются все больше – как в чистом виде, так и химически обработанные.
В 2003 году американская компания The Solazyme, занимавшаяся изучением водорослей, заявила о своей готовности выпускать биотопливо на их основе. Однако оказалось, что конкуренция слишком велика, и новому игроку на этом поле ничего не светит. Но бизнесмены не растерялись и не отступили – наоборот, они расширили список производимых товаров за счет… продуктов питания. The Solazyme начала продавать муку из водорослей, которую можно использовать как основу для сладостей – шоколада, печенья, мороженого. Специалисты компании обещают, что лакомства, приготовленные с использованием порошка ламинарии, будут ничуть не хуже на вкус, чем их традиционные аналоги, зато гораздо менее калорийны.
Впрочем, The Solazyme отнюдь не изобрели велосипед – те же ламинария и фукус издавна используются в пищу, скажем, в Японии. Зато в Европе и Америке они такой популярностью не пользуются: их вкус кажется западным людям непривычным, а зачастую и неприятным. И как раз эту проблему компания из Сан-Франциско обещала решить: реклама новинки утверждает, что ее вкус в готовых блюдах совершенно не чувствуется. Однако, несмотря на это оптимистичное заявление, популярностью мука из водорослей не пользуется – то ли потребители не слишком верят таким обещаниям, то ли сомневаются в полезности подобных продуктов. Так что лакомства от The Solazyme в продажу пока не поступили.
Словом, сегодня большая часть искусственных продуктов пока далека от совершенства. Но исследования идут – и можно надеяться, что через какой-нибудь десяток лет проблема нехватки продовольствия будет решена. И тогда призрак голода отступит раз и навсегда.
Каковы цели ученых, которые ищут способы создать синтетические продукты? Предупредить нехватку продовольствия, которая может ждать нас в будущем. Однако не менее важно минимизировать вред, который наносит окружающей среде сельское хозяйство, а также переработка и хранение еды.
В этом отношении дальше других пошел профессор Гарвардского университета Дэвид Эдвардс. Видимо, 51-летнего ученого действительно волнуют вопросы экологии – в частности, количество мусора, который остается после каждого пикника. Так или иначе, он изобрел упаковку для продуктов, которую не надо будет выбрасывать, после того, как она опустела – ее можно будет просто съесть!
Новинка состоит из кальция, молотых орехов и альгиновой кислоты – то есть, она будет весьма питательной и полезной. К тому же ученый обещает, что упаковка окажется довольно вкусной. Правда, попробовать ее пока нельзя: в широкой продаже продуктов, расфасованных таким образом, пока нет. Однако профессор Эдвардс обещает в скором времени порадовать своим изобретением потребителей – в первую очередь, любителей молока и йогурта. Именно эти лакомства в оригинальной ореховой упаковке появятся на полках магазинов первыми.
Пока одни исследователи изобретают искусственные продукты, стараясь накормить всех голодных, другие занимаются тем же самым, чтобы предложить новые изыски горстке гурманов. Именно на тонких ценителей рассчитана новинка, предложенная голландской дизайн-студией Next Nature. Вместе с группой ученых, занимающихся внедрением в пищевую промышленность нанотехнологий, они представили публике так называемое «динамичное вино» – Nano Wine. На вкус их изобретение почти не отличается от мерло – разве что профессиональный дегустатор заметит легкий фруктовый привкус. Однако оно остается таким только до тех пор, пока его не начинают нагревать в микроволновке. После этого его вкус и аромат кардинально изменятся! В зависимости от температуры Nano Wine может создавать иллюзию самых разных вин – гурман может выбрать нужное по схеме, которая прилагается к каждой бутылке.
Добиться такого эффекта ученым удалось благодаря одной оригинальной разработке – в напиток добавлены молекулярные соединении с разными вкусами, ароматами и свойствами, которые становятся активны только при нагревании.
