Zinātnieki izaudzējuši gaļas proteīnu salātu lapās: tas vēl nav steiks, taču pārtikas nākotne var mainīties

Parasti salāti asociējas ar vieglu piedevu, sviestmaizi vai vasarīgu ēdienu, taču zinātnieki parādījuši, ka nākotnē augi varētu pildīt daudz neparastāku lomu. Londonas Imperiālās koledžas pētniekiem izdevās ģenētiski modificēt salātus un tabaku tā, lai to šūnās tiktu ražots mioglobīns – viens no proteīniem, kas saistīts ar gaļas krāsu, tekstūru un daļu tās maņu īpašību. Pētījums publicēts žurnālā „Frontiers in Plant Science“.

Tas nenozīmē, ka salāti pēkšņi pārvērtušies par gaļu vai ka rīt veikalos parādīsies dobē izaudzēti steiki. Tomēr pats princips ir svarīgs: augus var izmantot kā sava veida bioloģiskas rūpnīcas, kas ražo pārtikas rūpniecībai nepieciešamos proteīnus. Šis virziens interesē zinātniekus tāpēc, ka tradicionālā gaļas ražošana prasa daudz zemes, ūdens, barības un enerģijas, kā arī veicina siltumnīcefektu izraisošo gāzu emisijas.

Gaļa joprojām ir ļoti populāra garšas, sātīguma, kultūras paradumu un uzturvērtības dēļ. Tieši tāpēc alternatīvās gaļas radītāji jau ilgu laiku saskaras ar vienu un to pašu problēmu: nepietiek tikai ar augu izcelsmes produkta pagatavošanu, kas satur proteīnus. Cilvēki sagaida arī pazīstamu garšu, smaržu, krāsu un tekstūru. Šeit mioglobīns var būt viena no svarīgajām sastāvdaļām.

Kāpēc zinātniekiem bija nepieciešams tieši mioglobīns

Mioglobīns ir proteīns, kas dabiski atrodams dzīvnieku muskuļos. Tas palīdz uzkrāt un nogādāt skābekli muskuļu audos, taču no pārtikas viedokļa tas ir svarīgs arī tāpēc, ka veicina gaļai raksturīgo krāsu un dažas īpašības, ko patērētāji saista ar „īstas gaļas“ sajūtu.

Augu izcelsmes gaļas produkti pēdējos gados ir ievērojami uzlabojušies, tomēr tiem joprojām ir grūti pilnībā atdarināt tradicionālās gaļas pieredzi. Ar tekstūru vai proteīnu daudzumu vien ne vienmēr izdodas pārliecināt cilvēku, kurš pieradis pie gaļas garšas. Tāpēc zinātnieki meklē veidus, kā augu izcelsmes produktos iegūt tādas sastāvdaļas, kas palīdzētu pietuvoties ierastajai sajūtai.

Šajā gadījumā pētnieki izvēlējās salātus un tabaku. Salāti ir svarīgi tāpēc, ka tie ir ēdams augs, savukārt tabaku biotehnoloģiskajos pētījumos bieži izmanto kā modeļaugu. Šādi eksperimenti ļauj saprast, vai auga šūnas var stabili ražot dzīvnieku izcelsmes proteīnu un vai šādu īpašību var nodot nākamajām auga paaudzēm.

Šim nolūkam tika izmantota hloroplastu transformācijas tehnoloģija. Vienkāršoti sakot, zinātnieki ģenētisko informāciju, kas nepieciešama mioglobīna ražošanai, novirzīja uz hloroplastiem – augu šūnu struktūrām, kuras vislabāk pazīstamas ar savu lomu fotosintēzē. Tieši hloroplasti šeit kļuva par vietu, kur augs sāka ražot tam neraksturīgu proteīnu.

Salāti palika veseli, lai gan ražoja neparastu proteīnu

Viens no svarīgajiem jautājumiem bija tas, vai augi vispār izturēs šādas izmaiņas. Mioglobīns saistās ar hēmu – molekulu, kas ir svarīga dažādiem šūnas procesiem. Tāpēc varēja sagaidīt, ka jaunā proteīna ražošana varētu traucēt auga attīstībai vai fotosintēzei.

Tomēr pētījuma rezultāti parādīja, ka modificētie salāti un tabaka saglabāja dzīvotspēju. Augi auga, attīstījās, ražoja sēklas, un jaunā ģenētiskā īpašība tika nodota nākamajām paaudzēm. Tas ir svarīgi, jo vienreizēja proteīna iegūšana laboratorijā vēl nebūtu liels solis. Daudz svarīgāk ir parādīt, ka augs var stabili ražot vēlamo vielu un palikt vesels.

Eksperimentu laikā salātos izdevās uzkrāt aptuveni 810 mg mioglobīna uz vienu kilogramu sausās masas, bet tabakā – aptuveni 800 mg. Tas ir ievērojami mazāk nekā mioglobīna daudzums dzīvnieku muskuļu audos, tomēr zinātnieki uzsver, ka šis rezultāts jāvērtē plašākā kontekstā. Augu audzēšana prasa mazāk resursu nekā lopkopība, tāpēc pat zemāka proteīna koncentrācija var būt interesanta, ja procesu izdotos paplašināt.

Citiem vārdiem sakot, pētījums vēl neuzrāda galaproduktu, ko varētu uzreiz novietot veikalu plauktos. Tas drīzāk ir koncepcijas pierādījums: augi var ražot gaļai svarīgu proteīnu, un, turpinot pilnveidot tehnoloģiju, iespējams meklēt praktiskākus tās izmantošanas veidus.

Kāpēc tas varētu būt svarīgi planētai

Pasaulē daudz tiek runāts par to, ka pārtikas sistēmai būs jāmainās. Iedzīvotāju skaits pieaug, pieprasījums pēc gaļas daudzos reģionos nemazinās, bet tradicionālā lopkopība ir saistīta ar ievērojamu ietekmi uz vidi. Tas nenozīmē, ka visi cilvēki pēkšņi atteiksies no gaļas, tomēr vajadzība pēc alternatīvām kļūst arvien acīmredzamāka.

Augu izcelsmes gaļa jau tagad cenšas ieņemt vietu tirgū, taču ne visi produkti pārliecina patērētājus. Vieniem trūkst garšas, citiem nepatīk tekstūra, bet vēl citi skeptiski raugās uz stipri pārstrādātiem produktiem. Ja augi varētu ražot atsevišķus proteīnus, kas nepieciešami labākai alternatīvās gaļas kvalitātei, tas varētu mainīt visu ražošanas loģiku.

Pētnieki saskata iespēju izdalīt mioglobīnu no augiem un izmantot to kā sastāvdaļu augu izcelsmes gaļas ražošanā. Šādā gadījumā salāti vai citi augi nebūtu obligāti jāēd tieši kā „gaļas salāti“. Tos varētu audzēt, lai no tiem iegūtu konkrētu proteīnu, ko vēlāk izmantotu pārtikas rūpniecībā.

Vēl viena iespēja – nākotnē izmantot pašus modificētos augus kā sastāvdaļu, taču tam būtu nepieciešami daudzi papildu pētījumi par drošību, uzturvērtību, regulējumu un patērētāju pieņemšanu. Ģenētiski modificēti pārtikas produkti daudzās valstīs tiek vērtēti stingri, tāpēc ceļš no laboratorijas līdz veikalam būtu garš.

Lielākais šķērslis – nevis ideja, bet daudzums

Lai gan pats eksperiments šķiet iespaidīgs, pirms praktiskas izmantošanas vēl jāatrisina svarīgs jautājums: kā palielināt saražotā proteīna daudzumu. Pagaidām augos izveidojās ievērojami mazāk mioglobīna nekā gaļā, tāpēc tehnoloģija būtu jāpilnveido, lai tā būtu ekonomiski pamatota.

Viens no galvenajiem ierobežojošajiem faktoriem ir hēma pieejamība. Lai mioglobīns pilnībā funkcionētu, tam nepieciešams pienācīgi piesaistīts hēms. Zinātnieki plāno turpināt modificēt augu vielmaiņas procesus, lai šis posms noritētu efektīvāk.

Tāpat būs jāatbild uz jautājumu, kuri augi šim nolūkam būtu vispiemērotākie. Salāti ir ērti kā ēdams modelis, taču rūpnieciskai ražošanai varētu meklēt citus augus vai aļģes, kas dotu vairāk biomasas, būtu vieglāk audzējami un ļautu efektīvāk iegūt vēlamo proteīnu.

Tomēr pats princips zinātniekiem šķiet perspektīvs. Ja hloroplastus var izmantot viena gaļas proteīna ražošanai, teorētiski tie varētu kļūt par platformu arī citiem vērtīgiem pārtikas vai rūpnieciskajiem proteīniem. Tādā gadījumā augi kļūtu ne tikai par pārtiku, bet arī par dzīvām ražošanas sistēmām.

Vai nākotnē gaļas garša tiks audzēta dārzā?

Pagaidām tas izklausās pēc zinātniskās fantastikas, taču arī daudzas mūsdienās ierastās tehnoloģijas savulaik šķita dīvainas. Vēl pirms dažiem gadu desmitiem doma par laboratorijā audzētu gaļu, augu izcelsmes burgeriem vai mikroorganismos ražotiem proteīniem būtu izklausījusies neparasta. Tagad tie jau ir reāli pārtikas tehnoloģiju virzieni.

Salātos izaudzētais mioglobīns neizbeigs lopkopību un vienas nakts laikā nemainīs cilvēku uzturu. Tomēr tas parāda, ka pārtikas ražošana var kļūt daudz elastīgāka. Nākotnē dažas sastāvdaļas, kuru dēļ gaļa izskatās, smaržo vai šķiet kā gaļa, var tikt ražotas nevis dzīvnieka organismā, bet augos.

Šādas tehnoloģijas rada daudz jautājumu: cik tās būs drošas, cik maksās, vai patērētāji tās pieņems, kā tās regulēs valstis un vai tās patiešām samazinās ietekmi uz vidi. Tomēr viena lieta jau ir skaidra – zinātnieki meklē ne tikai gaļas aizstājējus, bet arī veidus, kā mainīt pašu pārtikas ražošanas sistēmu.

No vienkāršas salāta lapas līdz alternatīvās gaļas sastāvdaļai – ceļš vēl ir garš. Taču šis pētījums parāda, ka nākotnes pārtika var rasties ne tikai fermās vai laboratoriju bioreaktoros. Dažkārt tā var sākties arī auga šūnā, kurai iemāca ražot to, ko dabā tā parasti neražotu.