М’ясна промисловість залишається одним із найбільших факторів навантаження на довкілля. Вирощування худоби потребує величезних площ землі, значних обсягів води та енергії, а також сприяє викидам парникових газів. Водночас м’ясо залишається популярним у всьому світі через смакові вподобання, культурні традиції та поживну цінність.
Але науковці шукають альтернативи, які могли б поєднати переваги рослинної їжі з властивостями м’ясних продуктів. Нове дослідження показало, що в майбутньому частину м’ясних компонентів можна буде отримувати буквально з рослин. Команда вчених уперше змогла змусити рослини виробляти міоглобін — білок, який відіграє важливу роль у формуванні кольору, текстури та частини смакових характеристик м’яса.
Салат із «м’ясним» білком
Дослідження, опубліковане в журналі Frontiers in Plant Science, провели науковці з Імперського коледжу Лондона. Вони генетично модифікували салат (Lactuca sativa) та тютюн (Nicotiana tabacum), щоб ці рослини могли виробляти свинячий міоглобін.
Для цього дослідники використали метод біолістичної трансформації — так звану «генну гармату». За допомогою мікроскопічних частинок із потрібними генетичними фрагментами вони доставили оптимізовані гени міоглобіну безпосередньо до хлоропластів рослинних клітин.
Після цього змінені рослини виросли до дорослого стану, дали насіння, а аналіз показав, що нова генетична властивість передалася наступним поколінням.
За словами першої авторки дослідження Алексії Грофф, одним із найбільших сюрпризів стало те, що рослини добре перенесли виробництво нового білка.
Попри те, що міоглобін зв’язує гем — важливу молекулу для клітинного метаболізму, — модифіковані рослини залишалися здоровими, нормально розвивалися та продовжували здійснювати фотосинтез.
Поки що менше, ніж у м’ясі, але перспективніше для планети
Результати експериментів показали, що модифікований салат накопичував приблизно 810 міліграмів міоглобіну на кілограм сухої маси, а тютюн — близько 800 міліграмів. Це приблизно у десять разів менше, ніж кількість міоглобіну, яку містить тваринна м’язова тканина. Проте вчені наголошують: порівнювати ці показники потрібно не лише за концентрацією білка, а й за ефективністю виробництва.
Рослини потребують значно менше ресурсів, ніж тваринництво. Вони займають менше землі, споживають менше води та створюють значно нижчий рівень викидів.
Дослідники припускають, що за умови подальшого вдосконалення технології рослинне виробництво міоглобіну в розрахунку на гектар може зрівнятися або навіть перевищити ефективність традиційного тваринництва.
Майбутнє рослинних м’ясних продуктів
Науковці бачать кілька можливих застосувань нового підходу. Виділений із рослин міоглобін можна буде використовувати як компонент для створення рослинного м’яса, щоб зробити його більш схожим на традиційні продукти.
Інший варіант — використання самих модифікованих рослин як харчового інгредієнта після додаткових досліджень безпеки та поживної цінності.
Втім, нинішня технологія поки що є лише доказом концепції. Головне завдання майбутніх робіт — збільшити кількість виробленого білка та покращити процес включення гему до структури міоглобіну.
Саме доступність гему стала одним із головних обмежувальних факторів. Вчені планують змінювати метаболічні процеси рослин, щоб вони ефективніше створювали повністю функціональний білок.
Рослини як «біофабрики» майбутнього
Дослідники вважають, що хлоропласти можуть стати перспективною платформою для виробництва не лише міоглобіну, а й інших цінних харчових і промислових білків. Якщо технологію вдасться масштабувати, рослини можуть перетворитися на своєрідні природні фабрики, здатні виробляти компоненти їжі з меншим впливом на навколишнє середовище.
Від салатного листя до альтернативного м’яса — такий підхід може стати одним із напрямів розвитку сталого харчування, де біотехнології допомагають зменшити залежність людства від ресурсомісткого тваринництва.