從實(shí)驗(yàn)室走來的細(xì)胞農(nóng)業(yè)

張馳

現(xiàn)在是享受美食的時間——你的面前放著一份上好的牛扒，還有一份更昂貴的、在實(shí)驗(yàn)室“養(yǎng)”出來的牛肉。兩份牛肉都散發(fā)著令人垂涎欲滴的香味，看起來都相當(dāng)可口，而你只能選其中一份，你的選擇是什么？大多數(shù)人可能會選前者，畢竟在大多數(shù)人的觀念里，自然的才是好的。然而，隨著人口數(shù)量增加，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)是否還能滿足人類的需求？一些研究人員已經(jīng)開始將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)搬到了實(shí)驗(yàn)室，利用更環(huán)保的方式生產(chǎn)更安全的食物，這被稱為“細(xì)胞農(nóng)業(yè)”。

? ? 沒有牛的牛肉，

沒有奶牛的牛奶

細(xì)胞農(nóng)業(yè)其實(shí)就是在實(shí)驗(yàn)室中用細(xì)胞培養(yǎng)物培育農(nóng)產(chǎn)品，雖然這是一門新興的科學(xué)學(xué)科，但是相關(guān)技術(shù)早在20世紀(jì)就開始應(yīng)用了，只不過，那時并不是用來生產(chǎn)食物。讓細(xì)胞農(nóng)業(yè)被世人所知的，應(yīng)當(dāng)屬2013年那個成本33萬美元的牛肉漢堡了，這個漢堡中夾著的正是世界上第一塊由實(shí)驗(yàn)室中養(yǎng)出來的牛肉制成的肉餅（2017年時，這種漢堡的價格已經(jīng)降到了11.36美元）。但是普通人除了感嘆它的價格貴之外，可能也會有疑慮——這種東西真的能吃嗎？它是用什么做的？

其實(shí)，簡單來說，“養(yǎng)出”一塊漢堡中的牛肉餅的材料就只有牛細(xì)胞、營養(yǎng)液。研究人員會先從牛的肌肉中提取“肌衛(wèi)星細(xì)胞”， 這是肌肉的干細(xì)胞。肌衛(wèi)星細(xì)胞是非?！澳芨伞钡募?xì)胞，當(dāng)動物的肌肉受傷時，它們能夠幫助產(chǎn)生新的肌肉組織，也正因?yàn)檫@個特性，肌衛(wèi)星細(xì)胞非常適合用于培育肉。

這些細(xì)胞被檢測過后會被放入一個生物反應(yīng)器中，其中含有營養(yǎng)物質(zhì)和細(xì)胞生長因子的培養(yǎng)基。培養(yǎng)基為肌衛(wèi)星細(xì)胞的生長創(chuàng)造有利的條件，使它們像在動物體內(nèi)一樣進(jìn)行增殖。在反應(yīng)器中，一個肌衛(wèi)星細(xì)胞小樣本能增殖到數(shù)萬億個細(xì)胞。當(dāng)我們想要這些細(xì)胞分化為肌肉細(xì)胞時，只需停止給它們添加生長因子，它們就會自行分化。肌肉細(xì)胞自然融合形成“肌管”，這是一種不超過0.3毫米長的原始肌肉纖維，接著就可以將肌管置于含有99%水分的凝膠中，這有助于細(xì)胞形成肌肉纖維的形狀。肌肉細(xì)胞天生的收縮性使它們開始變大，長成一小股肌肉組織。

以現(xiàn)在的技術(shù)，還不能在實(shí)驗(yàn)室中獲得足夠厚的肉片，因?yàn)楫?dāng)肌肉組織變厚時，就很難保證每個細(xì)胞的正常生長，因此如果想得到一塊肉餅，只能將肌肉組織疊加在一起。據(jù)估算，用從一頭牛身上獲得的樣本，可以產(chǎn)生8億股肌肉組織（大約可以制造8萬個標(biāo)準(zhǔn)大小的漢堡中的肉餅）。

當(dāng)然啦，細(xì)胞農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)也不一定只用活的或者曾經(jīng)活的細(xì)胞，也可以用微生物。以牛奶為例，牛奶由不同的蛋白質(zhì)和脂肪混合而成，現(xiàn)在的細(xì)胞農(nóng)業(yè)技術(shù)能用微生物來生產(chǎn)這些成分，比如要生產(chǎn)牛奶中的酪蛋白（牛奶中的關(guān)鍵蛋白質(zhì)），可以將奶牛的酪蛋白基因植入酵母中，酵母就能生產(chǎn)出酪蛋白。而其他成分也能用這樣的方法生產(chǎn)出來，最后，只需將各種成分按照一定比例混合，就得到了沒有奶牛參與的牛奶了。

未來食物的希望？

不可否認(rèn)，細(xì)胞農(nóng)業(yè)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是它真的是未來人類食物的希望嗎？

如何培育肉？

對肉的需求

從對環(huán)境的影響來說，在實(shí)驗(yàn)室中生產(chǎn)食物似乎可以避開許多問題，比如不需要大片的土地，不需要消耗大量的水和能源，一些研究數(shù)據(jù)似乎也證實(shí)了這一點(diǎn)。在一項(xiàng)研究中，數(shù)據(jù)顯示僅全球畜牧業(yè)所產(chǎn)生的溫室氣體排放量就占了所有排放量的18%左右。而在另一項(xiàng)研究的結(jié)果顯示，細(xì)胞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)一噸牛肉所需要的土地、消耗的水和能源，只有生產(chǎn)同等重量牛肉的畜牧業(yè)所需土地的1%，所需水4%和一半左右的能源。而且，細(xì)胞農(nóng)業(yè)也減少了飼養(yǎng)動物對環(huán)境的破壞。

從食物的安全性來說，細(xì)胞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的食物似乎具有很高的安全性。比如生產(chǎn)過程不像傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)一樣使用抗生素，可以減少抗生素對食用這些農(nóng)產(chǎn)品的人類的影響;細(xì)胞農(nóng)業(yè)也不需要養(yǎng)殖和宰殺動物，這可以減少食物被大腸桿菌、沙門氏菌等有害菌污染食物。

不過，太干凈也會帶來新問題。天然的肉中具有特定的微生物群，這些微生物比外來的有害菌更具競爭力，可以防止有害菌滋生。而細(xì)胞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)出來的肉雖然是無菌的，但是這種肉對細(xì)菌來說更具吸引力，更容易滋生細(xì)菌，其中就可能包含有害菌，引發(fā)食物中毒。

而另一個重要的問題是——實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)的食物不那么好吃。我們都知道，在一種食物中，味道由不同種類的組織合作貢獻(xiàn)，比如肉不只是純肌肉，它還含有脂肪，其中的脂肪讓它在被烹飪后散發(fā)出具有誘惑力的味道。而現(xiàn)在通過細(xì)胞農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的牲畜的肉主要是由肌肉構(gòu)成，并且培育出來的還只是肌肉組織，要得到一整塊肉，只能將肌肉組織壓在一起。這樣自然得不到天然的肉的味道和口感。

看來，細(xì)胞農(nóng)業(yè)要取代傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)，還有許多問題需要解決。但不管怎樣，一個嚴(yán)峻的問題擺在我們面前——全球人口正在不斷增加，預(yù)計到2050年，全球人口數(shù)量將達(dá)到90～110億。到那時，我們還能靠傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)來養(yǎng)活這么多人嗎？

因此，如今越來越多的科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)加入到發(fā)展細(xì)胞農(nóng)業(yè)的隊(duì)伍中，有預(yù)測顯示，到2040年，細(xì)胞培育的肉將占全球消費(fèi)的肉類總量的35%，而天然養(yǎng)殖肉類將降至40%。隨著技術(shù)的發(fā)展，或許在這樣的關(guān)鍵時刻，細(xì)胞農(nóng)業(yè)將脫穎而出，成為解決人類食物的“超人”。