Rolnictwo komórkowe pomoże rozwiązać szereg problemów związanych z produkcją żywności

Przybywa ośrodków naukowych i start-upów, które pracują nad rozwojem żywności hodowanej komórkowo. Pierwszy wyprodukowany w ten sposób sztuczny hamburger powstał w 2013 roku i od tego czasu tzw. mięso z in vitro robi medialną furorę. Efektem rolnictwa komórkowego mogą być też jednak inne produkty, jak np. jaja, mleko, a nawet owoce morza. Szacuje się, że za kilkanaście lat ta technologia będzie istotną metodą pozyskiwania białka zwierzęcego, przy zapewnieniu korzyści dla stanu środowiska i dobrostanu zwierząt. W tym celu konieczna jest jednak edukacja konsumentów i doprecyzowanie ram regulacyjnych dla rolnictwa komórkowego.

– Przy obecnym areale ziem uprawnych, technologiach uprawy i szalejących zmianach klimatycznych produkcja żywności będzie coraz bardziej utrudniona. Dlatego musimy sięgać po nowe technologie. One będą wchodziły stopniowo i podejrzewam, że to będzie pewna koegzystencja: część tradycyjnego rolnictwa zostanie zachowana, ale równolegle będzie rozwijać się całkiem nowa branża rolnictwa komórkowego i bezkomórkowego – mówi agencji Newseria Biznes Stanisław Łoboziak z Laboratorium Biologicznego Centrum Nauki Kopernik.

Według szacunków przytaczanych przez Organizację Narodów Zjednoczonych do spraw Wyżywienia i Rolnictwa (FAO) w latach 2009–2050 światowa populacja zwiększy się sumarycznie o ponad 1/3 (czyli 2,3 mld ludzi) i w połowie tego stulecia będzie liczyć już 9,1 mld. Wyżywienie takiej populacji wymagałoby zwiększenia ogólnoświatowej produkcji żywności o 70 proc. Roczna produkcja zbóż musiałaby wzrosnąć o miliard ton, produkcja mięsa – o ponad 200 mln ton w porównaniu ze stanem obecnym. Tymczasem możliwości zwiększania są ograniczone, bo już w tej chwili konwencjonalna produkcja mięsa ma znaczący udział w emisji gazów cieplarnianych (ok. 18 proc.), użytkowaniu gruntów oraz w globalnym zużyciu energii i wody. Szacuje się, że do wyprodukowania 1 kg wołowiny potrzeba 15,4 tys. l wody.

Ponadto rolnictwo i hodowla zwierząt są bardzo podatne na skutki zmian klimatycznych i związane z nimi ekstremalne zjawiska pogodowe, takie jak upały, susze i powodzie. Dlatego w obliczu kryzysu ekologicznego i żywnościowego jako rozwiązanie często wskazuje się właśnie na rolnictwo komórkowe. Może ono zaspokoić rosnący popyt na żywność przy równoczesnym ograniczeniu zużycia zasobów naturalnych i mniejszym śladzie środowiskowym.

– Rolnictwo komórkowe to po prostu hodowla komórek w specjalnych bioreaktorach, czyli takich zbiornikach, gdzie te komórki rosną, po czym uzyskuje się z nich produkty spożywcze. Najprostszym przykładem są oczywiście komórki bakteryjne, jak np. spirulina. To jest niezwykła bakteria, zielona, która zalicza się do tzw. superfoods, ponieważ zawiera bardzo dużo cennych składników mineralnych i odżywczych – wyjaśnia Stanisław Łoboziak. – W rolnictwie bezkomórkowym chodzi z kolei o to, żeby wyciągnąć z komórki to, czego potrzebujemy do produkcji białek, i na tym tylko się oprzeć. W ten sposób możemy produkować białko bez udziału żywej komórki.

Rolnictwo komórkowe polega na wytwarzaniu produktów pochodzenia zwierzęcego z hodowli komórkowych, przy użyciu technik bioinżynieryjnych, które w odróżnieniu od tradycyjnych hodowli nie degradują środowiska i nie powodują cierpienia zwierząt. W tym celu komórki najpierw pobiera się od zwierząt, wykonując bezbolesną biopsję. Następnie, w skrajnie sterylnych warunkach, podawane są im substancje odżywcze, które powodują ich namnażanie i różnicowanie. Dzięki temu przekształcają się w tkankę mięśniową, będącą głównym składnikiem mięsa.

Efektem całego tego procesu jest tzw. mięso z in vitro, które jest produkowane od kilku lat. Ma ono zbliżone właściwości sensoryczne i odżywcze jak tradycyjne mięso. Pierwszy wyprodukowany w ten sposób hamburger powstał w 2013 roku, ale za pomocą tej technologii można stworzyć też inne produkty, jak np. mleko, jaja, a nawet owoce morza. Ocenia się, że za kilka lub kilkanaście lat rolnictwo komórkowe może być już jedną z istotnych metod pozyskiwania białka zwierzęcego przez człowieka.

– Jeżeli weźmiemy np. mleko i podzielimy je na składniki, zobaczymy, że są w nim różne rodzaje białka. Możemy je wyprodukować osobno. Dzięki temu mamy po prostu mleko bez krowy, ale proporcje składników są w nim takie same – mówi koordynator Laboratorium Biologicznego Centrum Nauki Kopernik.. – Niektórzy lubią różnicować białko roślinne i białko zwierzęce, ale znamy przypadki, kiedy w roślinach są produkowane białka ludzkie, a w komórkach zwierzęcych są produkowane białka roślinne. To jest wymienne, ponieważ mamy uniwersalny kod genetyczny i on jest czytany przez większość żywych komórek. Jeżeli fragment tego kodu, odpowiedzialny za instrukcję powstawania białka, wrzucimy do bakterii, drożdży czy do komórek zwierzęcych, to powstanie nam taki rodzaj, jaki nas interesuje.

W Centrum Nauki Kopernik w 2019 roku zespół Stanisława Łoboziaka wyhodował komórki kurczaka na liściu szpinaku. Do przygotowania wykorzystano celulozowy szkielet z liścia szpinaku, na którym umieszczono komórki mięśniowe kurczaka. Czas hodowli to około trzech tygodni.

Nad rozwojem żywności hodowanej komórkowo pracuje w tej chwili wiele ośrodków naukowych i start-upów. Tej technologii przyglądają się również wiodący producenci mięsa. Drogę do jej rozwoju szeroko otworzyła decyzja amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA), która w 2018 roku zaproponowała ramy regulacyjne sprzyjające wprowadzaniu do obrotu żywności hodowanej komórkowo. Jednak rynek wciąż czeka jeszcze wiele wyzwań, wśród których do najważniejszych należy budowanie świadomości konsumentów i dalsze doprecyzowanie ram regulacyjnych dla rolnictwa komórkowego.