چرا کشت سلولی می تواند آینده کشاورزی باشد؟ – زومیت

دامداری نقش مهمی در انتشار آب و هوای صنعت غذایی دارد، اما دانشمندان و تعداد فزاینده ای از شرکت ها امیدوارند به کشت سلولی آزمایشگاهی برای ارائه راه حل هایی برای تولید گوشت (از گوشت گاو گرفته تا بوقلمون و حتی ماهی) کمک کنند.

فنجان قهوه ساخته شده توسط Promal Gandhi درست مانند هر لاته دیگری است که هنگام اقامت در کافه صبحگاهی خود از آن لذت خواهید برد، شیر موجود در این فنجان قهوه از قارچ تهیه شده است نه از شیر گاو.

گاندی و مهندس زیستی همکارش رایان پاندیا، بنیانگذار استارت آپی به نام پرفکت دی، قارچ را با توالی ژنی مجهز می کنند که گاوها برای ساختن پروتئین های خاص شیر مانند پروتئین آب پنیر از آن استفاده می کنند. آنها به جای گرفتن DNA از گاو، از ژن های کدگذاری شده در پروتئین های شیر استفاده می کنند و آن ژن ها را در قارچ وارد می کنند. سپس در فرآیند تخمیر، قارچ پروتئین مورد نظر را تولید می کند. محصول به دست آمده را می توان برای تهیه مایعاتی با خواص شیر حیوانی یا تهیه بستنی یا پنیر خامه ای بدون نیاز به حیوانات استفاده کرد.

این یکی از تلاش‌های فراوان برای یافتن راه‌های جایگزین برای تولید غذا بدون استفاده از حیوانات است که به آن «پرورش سلولی» می‌گویند. ایده پشت این روش پرورش گوشت و تولید گوشت، شیر یا سایر محصولات حیوانی بدون کشتن حیوانات است. پرورش غذا به این روش می تواند برای سیاره زمین نیز مهربان باشد.

بخش دام به تنهایی مسئول 14.5 درصد از انتشار گازهای گلخانه ای در جهان است. صنعت غذا به طور کلی یک سوم انتشار کربن خود را تولید می کند.

تغذیه میلیاردها نفری که روی زمین زندگی می کنند دشوار است و احتمالاً با افزایش جمعیت بشری این امر بیشتر خواهد شد.

جنگل زدایی، حمل و نقل، مدیریت پسماند مواد غذایی و ذخیره سازی مواد غذایی، هر مرحله از زنجیره غذایی با ردپای کربن بالا همراه است. اگر قرار است جهان تا اواسط قرن به هدف خود مبنی بر انتشار کربن صفر دست یابد، همانطور که در توافق نامه پاریس در مورد تغییرات آب و هوایی آمده است، صنعت غذا باید نقش خود را ایفا کند. اما با نزدیک شدن به سال 2050، غذایی که می خوریم چگونه می تواند تغییر کند؟

گاندی و پاندیا که در برکلی کالیفرنیا زندگی می کنند، امیدوارند بخشی از راه حل باشند. دانشمندان دیگر در سراسر جهان امیدوارند محصولات مشابه اما آزمایشگاهی تولید کنند که شبیه گوشت و محصولات لبنی باشد.

^{رایان پاندیا و پرومال گاندی از قارچ های دستکاری شده ژنتیکی برای تشکیل پروتئین های شیر موجود در محصولات لبنی استفاده کرده اند.}

آزمایشگاه TurtleTree در سنگاپور اولین شرکتی در جهان است که از سلول های بنیادی پستانداران برای تولید شیر و شیر در بیوراکتورهای بزرگ استفاده می کند.

با کاهش نیاز به گاوهای شیری، چنین اقداماتی می تواند میزان متان را نیز کاهش دهد. متان یک گاز گلخانه ای قدرتمند است که در 100 سال اول 25 برابر بیشتر از دی اکسید کربن گرما را در جو ذخیره می کند. این گاز توسط میلیون ها گاو در سراسر جهان در طول هضم تولید می شود.

این شرکت مستقر در سنگاپور می گوید این رویکرد می تواند هزینه های حمل و نقل و انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهد، زیرا بیوراکتورها می توانند به جای مزارع به مزارع نزدیکتر باشند.

تکنیک های مشابهی در آزمایشگاه برای رشد گوشت با استفاده از سلول های حیوانی استفاده می شود. در سال 2013، دانشمندی به نام مارک پست از اولین همبرگر گوشتی که در آزمایشگاه ساخته شده بود، پرده برداری کرد که حاوی دسته های کوچکی از فیبرهای عضلانی بود که توسط کشت سلول های ساخته شده از گاو ایجاد شده بود. او ابتکار خود را یک شروع عالی خواند و شرکت او، Mosa Meat، اکنون می تواند 80000 همبرگر به اندازه کنجد را با استفاده از یک نمونه سلولی درست کند.

تلاش ها برای پرورش گوشت سلولی از حیوانات مختلف از جمله گوسفند، خوک، ماهی و مرغ در حال حاضر رو به افزایش است. این نوع گوشت مرغ سال گذشته برای فروش در سنگاپور تایید شد.

با این حال، موانع قابل توجهی برای عرضه شیر و گوشت بر پایه سلولی به بازار وجود دارد. رعایت استانداردهای غذایی هنگام برخورد با غذاهای جدید آسان نیست، همچنین افزایش تولید تا سطح مورد نیاز برای تامین منبع غذایی پایدار برای فروشگاه آسان نیست.

همچنین چالش هایی در ایجاد تعادل در هزینه های مرتبط با فناوری مربوط به تولید محصولات در مقیاس کوچک وجود دارد. این در حالی است که کارشناسان می گویند با افزایش تولید، قیمت محصولات گوشتی سلولی می تواند به سطح گوشت معمولی برسد.

اگر بتوان بر مشکلات فنی غلبه کرد، مردم تمایل به خوردن غذاهایی دارند که در آزمایشگاه رشد می کنند. یک مطالعه اخیر بر روی مصرف کنندگان در بریتانیا تخمین می زند که بر اساس تمایل مردم به آزمایش محصولات بزرگسالان در آزمایشگاه، تا 40 درصد از مصرف سالانه گوشت بریتانیا ممکن است گوشت ذبح شده باشد.

اما محققان همچنین در حال توسعه اکتشافات جدیدی هستند که می تواند به کاهش انتشار گازهای گلخانه ای از غذاهایی که می خورید کمک کند. به عنوان مثال، دانشمندان در نیوزیلند در حال مطالعه واکسنی هستند که می تواند به گوسفندان و گاوها تزریق شود تا میزان متان تولیدی آنها کاهش یابد.

کشاورزی زایشی، که هدف آن بهبود سلامت خاک با استفاده از روش‌هایی است که فرسایش خاک را کاهش می‌دهد، همچنین امکان تکثیر مواد آلی خاک و چرخاندن محصولات را برای محافظت از انواع مواد مغذی فراهم می‌کند. خاک می تواند به عنوان رسوب کربن عمل کند زیرا مواد گیاهی پوسیده می شوند و در زمین گیر می کنند. اما اگر خاک توسط فرآیندهایی مانند خاک ورزی تخریب شود، کربن می تواند دوباره وارد جو شود.

^{قطعات تهیه شده از سلول های مرغ ذبح شده آزمایشگاهی را می توان در سنگاپور فروخت. سنگاپور اولین کشوری بود که مجوز فروش گوشت مزرعه را دریافت کرد}

پروژه مستفر در بریتانیا به نام AgriCaptureCO2 نیز در حال توسعه روشی برای اندازه گیری انتشار کربن در خاک با استفاده از تصاویر ماهواره ای، داده های کشاورزان و نمونه های خاک است. هدف از این پروژه این است که کشاورزان را قادر سازد تا تلاش های خود را برای افزودن کربن بیشتر به خاک دنبال کنند.

یکی دیگر از نوآوری های مهم در کشاورزی در دوران اخیر، “کشاورزی عمودی” است. در این روش گیاهان به جای نور خورشید در مزارع سرپوشیده رشد می کنند و امواج نوری خاصی را از الکترودها دریافت می کنند و نیاز آبی و مواد مغذی آن ها با تکنولوژی کنترل می شود.

فیونا برنت، استاد آسیب‌شناسی گیاهی کاربردی در کالج روستایی اسکاتلند، می‌گوید محصولات زراعی عمودی می‌توانند سریع‌تر از مزارع معمولی رشد کنند، اما انرژی زیادی برای نور و گرما مصرف می‌کنند. بر این اساس، آنها فقط در مناطقی با قیمت مناسب در دسترس هستند که آب و هوا به قدری نامساعد است که کشت محصولات بر اساس روش های سنتی دشوار است یا منطقه آنقدر دور است که غذا به راحتی به دست مردم نمی رسد.

در حال حاضر، میدان های عمودی انتشار دی اکسید کربن بالایی دارند، اما هدف فناوری های نوظهور کاهش آن است. این فناوری ها شامل جذب انرژی از منابع زمینی، استفاده از باتری ها برای ذخیره انرژی از انرژی های تجدیدپذیر و استفاده از طول موج های خاص به جای نور سفید برای تسریع رشد است. برنت استدلال می کند که کشاورزی عمودی نیز باید جایگاه خود را در زنجیره تامین جهانی پیدا کند و نوع مناسب غذا به او داده شود.

برنت می گوید شرکت های نوآور زیادی در فضا با هم رقابت می کنند. در حال حاضر آنها با کشاورزان سنتی تفاوت دارند، اما پتانسیل زیادی برای تجمیع این مناطق وجود دارد و این همکاری ضروری است.

اما در حالی که فناوری پیشرفته ای مانند این می تواند به کاهش ردپای کربن در کشاورزی کمک کند، همچنین باید رفتار مصرف کننده را تغییر دهد. تیم بنتون، مدیر برنامه های محیطی و اجتماعی در موسسه سلطنتی امور بین الملل، می گوید:

تا پایان قرن، ما کالری کافی برای تغذیه 10 تا 12 میلیارد نفر داشتیم، اما فقط 7 میلیارد نفر روی زمین داشتیم. مشکلات عمده تولید بیش از حد، پرخوری، ضایعات و قیمت پایین بود. اکنون برای تغییر سیستم غذایی باید آنچه می خوریم را تغییر دهیم.

تخمین زده می شود که در سال 2019، 17 درصد از مواد غذایی جهان در بخش های مختلف زنجیره غذایی هدر رفته است که بالغ بر 931 میلیون تن است. بر اساس گزارش سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد، حداقل 61 درصد از این زباله ها خانگی است و بقیه از برداشت، حمل و نقل، فرآوری و خرده فروشی به دست می آید.

این بدان معنا نیست که کربن آزاد شده در طول تولید مواد غذایی نیز اساساً بی فایده است، بلکه به این معنی است که گازهای گلخانه ای بیشتری در هنگام فاسد شدن غذا در جو منتشر می شود. تنها در بریتانیا، ضایعات مواد غذایی حدود 36 میلیون تن گازهای گلخانه ای را در سال 2018 تشکیل می دهند.

تلاش برای کاهش هدر رفت مواد غذایی از طریق روش‌های نگهداری، سردخانه و حمل و نقل بهتر ممکن است به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای کمک کند، اما تغییرات دیگری برای اطمینان از حداکثر استفاده از محصولات غذایی مورد نیاز است. به گفته بنتون، این می تواند به معنای تغییر اساسی در رابطه ما با غذا باشد. او می گوید:

اگر تقاضا را به اندازه کافی کاهش دهید، مجبور نیستید کشاورزی بسیار فشرده داشته باشید، مجبور نیستید از مواد شیمیایی زیاد استفاده کنید و تنوع زیستی را از بین ببرید.

بنتون می گوید: «در نهایت، کل سیستم غذایی باید تغییر کند، از جمله طرز فکر ما در مورد غذا، نحوه بسته بندی و حمل و نقل مواد غذایی، قوانین و تجارت ما.» برای اینکه کل سیستم غذایی به یک سیستم کم کربن تبدیل شود، سیستم اداری نیز باید مدرن شود و فناوری به تنهایی نمی تواند کل مشکل را حل کند.