При поддержке

Можно ли вырастить мясо в пробирке?-Отвечает Сергей Головинассистент кафедры биоинженерии Донского государственного технического университета

Как я стал ученым? Я не поступил в университет

1.
Я родился в маленьком городке на Кавказе, с детства мечтал стать врачом, приехал поступать в большой город и провалился. Представьте себе: 2 августа, День ВДВ, я иду грустный по улице со своими документами, а навстречу мне толпа веселых десантников. Я думаю: ну всё, сейчас они узнают, что я не поступил, и засмеют.
А потому резко сворачиваю в маленький переулочек и вижу там медицинский колледж. И чтобы с позором не возвращаться домой, поступаю туда. А после окончания колледжа я попал в противочумный институт, там познакомился с наукой и… влюбился.
Университет я, конечно, окончил, получил диплом врача, но вот уже 12 лет работаю в науке и занимаюсь научными исследованиями.
у ВДВ свои печали и радости
В этом институте занимались изучением особо опасных инфекций — чумы, туляремии, холеры, сибирской язвы. Ну как в такое не влюбиться?
Сколько чистого белка в среднем должен употреблять взрослый здоровый человек в день?
Это мало. Согласно данным Роспотребнадзора (MP 2.3.1.0253−21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ»), суточная норма белка составляет 75−114 граммов для мужчин и 60−90 граммов для женщин. Если представить, что все население Земли получает эту норму белка с мясом, то нам потребуется 5 миллионов коров или 1,5 миллиарда кур. Ежедневно!
Да! Согласно данным Роспотребнадзора (MP 2.3.1.0253−21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ»), суточная норма белка составляет 75−114 граммов для мужчин и 60−90 граммов для женщин. Если представить, что все население Земли получает эту норму белка с мясом, то нам потребуется 5 миллионов коров или 1,5 миллиарда кур. Ежедневно!
Многовато. Согласно данным Роспотребнадзора (MP 2.3.1.0253−21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ»), суточная норма белка составляет 75−114 граммов для мужчин и 60−90 граммов для женщин. Если представить, что все население Земли получает эту норму белка с мясом, то нам потребуется 5 миллионов коров или 1,5 миллиарда кур. Ежедневно!
Дальше
Узнать результат
Какое количество углекислого газа выделяет в атмосферу одна корова за год?
Мало. Каждая корова за год выделяет примерно 2500 кг углекислого газа. Это связано с особенностями строения пищеварительной системы этих животных, которая населена огромным количеством бактерий, расщепляющих клетчатку — основной компонент растительной пищи, в процессе чего выделяется много газа. Всего в мире постоянно обитает примерно 1 миллиард коров, для содержания которых используются также сельскохозяйственная техника и мощности ТЭЦ и образуются тонны разлагающейся органики в виде навоза. Если суммировать все составляющие, то вклад животноводства в выбросы парниковых газов в странах с интенсивным сельским хозяйством превышает количество выбросов от, например, всех видов транспорта.
Мало. Каждая корова за год выделяет примерно 2500 кг углекислого газа. Это связано с особенностями строения пищеварительной системы этих животных, которая населена огромным количеством бактерий, расщепляющих клетчатку — основной компонент растительной пищи, в процессе чего выделяется много газа. Всего в мире постоянно обитает примерно 1 миллиард коров, для содержания которых используются также сельскохозяйственная техника и мощности ТЭЦ и образуются тонны разлагающейся органики в виде навоза. Если суммировать все составляющие, то вклад животноводства в выбросы парниковых газов в странах с интенсивным сельским хозяйством превышает количество выбросов от, например, всех видов транспорта.
Да. Каждая корова за год выделяет примерно 2500 кг углекислого газа. Это связано с особенностями строения пищеварительной системы этих животных, которая населена огромным количеством бактерий, расщепляющих клетчатку — основной компонент растительной пищи, в процессе чего выделяется много газа. Всего в мире постоянно обитает примерно 1 миллиард коров, для содержания которых используются также сельскохозяйственная техника и мощности ТЭЦ и образуются тонны разлагающейся органики в виде навоза. Если суммировать все составляющие, то вклад животноводства в выбросы парниковых газов в странах с интенсивным сельским хозяйством превышает количество выбросов от, например, всех видов транспорта.
Дальше
Узнать результат
5 августа 2013 года в Лондоне состоялась дегустация первой в мире котлеты, выращенной в лаборатории из клеток животного. Сколько стоил процесс ее создания?
Стоимость первой котлеты, выращенной в лаборатории Марком Постом, ученым из Маастрихтского университета, составила около 330 тысяч долларов. Спонсор проекта изначально не назывался, но вскоре выяснилось, что эту сумму выделил Сергей Брин, один из сооснователей Google. На тот момент полкилограмма такого мяса стоило бы около 1 миллиона, но сейчас средняя стоимость клеточного мяса составляет уже 90 долларов за килограмм.
Стоимость первой котлеты, выращенной в лаборатории Марком Постом, ученым из Маастрихтского университета, составила около 330 тысяч долларов. Спонсор проекта изначально не назывался, но вскоре выяснилось, что эту сумму выделил Сергей Брин, один из сооснователей Google. На тот момент полкилограмма такого мяса стоило бы около 1 миллиона, но сейчас средняя стоимость клеточного мяса составляет уже 90 долларов за килограмм.
Стоимость первой котлеты, выращенной в лаборатории Марком Постом, ученым из Маастрихтского университета, составила около 330 тысяч долларов. Спонсор проекта изначально не назывался, но вскоре выяснилось, что эту сумму выделил Сергей Брин, один из сооснователей Google. На тот момент полкилограмма такого мяса стоило бы около 1 миллиона, но сейчас средняя стоимость клеточного мяса составляет уже 90 долларов за килограмм.
Дальше
Узнать результат
Для того чтобы продукт можно было продавать населению и употреблять в пищу, необходимы его государственная регистрация и официальное разрешение регулирующих органов. Клеточное мясо не является исключением. В какой стране впервые в мире была разрешена продажа клеточного мяса?
В 2020 году власти Сингапура разрешили компании Eat Just продавать выращенное в лаборатории куриное мясо. Население Сингапура около 5,7 миллиона человек, при этом в стране производится только 10% продуктов питания, остальное закупается в других странах. К 2030 году Сингапур планирует производить до 30% собственного продовольствия за счет высокотехнологичного сельского хозяйства и новых технологий производства продуктов питания.
В 2020 году власти Сингапура разрешили компании Eat Just продавать выращенное в лаборатории куриное мясо. Население Сингапура около 5,7 миллиона человек, при этом в стране производится только 10% продуктов питания, остальное закупается в других странах. К 2030 году Сингапур планирует производить до 30% собственного продовольствия за счет высокотехнологичного сельского хозяйства и новых технологий производства продуктов питания.
В 2020 году власти Сингапура разрешили компании Eat Just продавать выращенное в лаборатории куриное мясо. Население Сингапура около 5,7 миллиона человек, при этом в стране производится только 10% продуктов питания, остальное закупается в других странах. К 2030 году Сингапур планирует производить до 30% собственного продовольствия за счет высокотехнологичного сельского хозяйства и новых технологий производства продуктов питания.
Дальше
Узнать результат
Медузы в ряде стран являются одним из альтернативных источников белка. В России это сырье пока не используется, более того, для ряда регионов медузы — огромная проблема. В каком море на территории России медузы стали экологической проблемой?
Сегодня все крупные реки, впадающие в Азовское море, перегорожены плотинами для создания водохранилищ. Это привело к значительному сокращению сброса пресной воды в Азовское море и повышению солености воды, что, в свою очередь, привело к резкому повышению численности медуз, которые загрязняют пляжи и уничтожают икру и мальков промысловых рыб.
Сегодня все крупные реки, впадающие в Азовское море, перегорожены плотинами для создания водохранилищ. Это привело к значительному сокращению сброса пресной воды в Азовское море и повышению солености воды, что, в свою очередь, привело к резкому повышению численности медуз, которые загрязняют пляжи и уничтожают икру и мальков промысловых рыб.
Сегодня все крупные реки, впадающие в Азовское море, перегорожены плотинами для создания водохранилищ. Это привело к значительному сокращению сброса пресной воды в Азовское море и повышению солености воды, что, в свою очередь, привело к резкому повышению численности медуз, которые загрязняют пляжи и уничтожают икру и мальков промысловых рыб.
Дальше
Узнать результат
Из каких веществ преимущественно состоит тело медузы?
Медузы на 95% состоят из воды, остальное — белок, большая часть которого представлена коллагеном. Коллаген — это важнейший структурный белок в организме человека, он широко используется в медицине, косметологии и пищевой промышленности. Из-за примитивного строения и отсутствия большого количества примесей получить коллаген из медуз проще, чем классическим способом из шкур и сухожилий животных.
Медузы на 95% состоят из воды, остальное — белок, большая часть которого представлена коллагеном. Коллаген — это важнейший структурный белок в организме человека, он широко используется в медицине, косметологии и пищевой промышленности. Из-за примитивного строения и отсутствия большого количества примесей получить коллаген из медуз проще, чем классическим способом из шкур и сухожилий животных.
Медузы на 95% состоят из воды, остальное — белок, большая часть которого представлена коллагеном. Коллаген — это важнейший структурный белок в организме человека, он широко используется в медицине, косметологии и пищевой промышленности. Из-за примитивного строения и отсутствия большого количества примесей получить коллаген из медуз проще, чем классическим способом из шкур и сухожилий животных.
Дальше
Узнать результат
Ай -ай- ай. Давай не будем расстраивать Сергея и посмотрим видео заново, чтобы пройти тест с блестящим результатом!
Прекрасно! Ты наполовину точно можешь быть уверен, что всё знаешь об искусственном мясе. Чтобы блеснуть и рассказать о важном открытии ученых — прочти текст (или посмотри видео) снова!
Браво! Сергей очень рад тому, что ее слушали очень внимательно!

Животноводство в прямом смысле убивает нашу планету

2.
Вы любите мясо? Мясо — это важнейшая составляющая нашего рациона, главный источник белка. Взрослому человеку в день необходимо 80 граммов белка. Если мы возьмем все население Земли (а нас уже 8 миллиардов) и умножим потребность, то получится огромное число.
Так в чем же проблема, почему мы не можем просто выращивать больше животных? Дело в том, что животноводство в прямом смысле убивает нашу планету.
Во-первых, до 30% выбросов всех парниковых газов связано с животноводством. Большую часть этих газов выделяют коровы при переваривании растительной пищи. Каждая корова в год выделяет 2,5 тонны углекислого газа. Всего в мире живет одномоментно примерно миллиард коров.
Прежде чем перейти к каким-то интересным приложениям, давайте определимся с терминами. Потому что искусственный интеллект, нейросети — это в целом такая большая свалка. Потому что блокчейн, кибербуллинг, дауншифтинг, всё обычно вот туда падает, искусственный интеллект, в простонародье — что-то сложное.

Представьте себе, какой это объем газа.
Во-вторых, пресной воды на планете всего 3%, и при этом большая часть всей пресной воды используется для сельского хозяйства. Для производства 1 кг говядины необходимо 15 тыс. литров воды. Чтобы вам было проще представить, это 780 бутылок из-под кулера.
Третье. Помимо проблем с водой, у нас проблемы и с землей. 70% всех сельскохозяйственных земель используются для животноводства. Это выращивание корма для животных и выпас животных. Соответственно, чем больше животных, тем больше нужно земли. И для этого мы вырубаем леса, уничтожая целые экосистемы.
Четвертое. Когда мы выращиваем большое количество животных в одном месте, они болеют. Чтобы животные не болели, люди дают им антибиотики. А антибиотики из организма животных никуда не деваются, они остаются в мясе, которое мы едим, и с навозом попадают в почву и водоемы. И бактерии из-за постоянного контакта с антибиотиками вырабатывают устойчивость, и антибиотики перестают работать.
Лайфхак: если вы пошли с друзьями в ресторан и не хотите пить алкоголь, смело заказывайте мясо и можете говорить: мне нельзя, я на антибиотиках
Ну и, наконец, животноводство — это тяжелый низкооплачиваемый труд людей, часто в неудовлетворительных условиях, и, конечно же, жестокое обращение с животными. Если вы хоть раз были на скотобойне или видели кадры оттуда, я думаю, вы согласитесь, что зрелище это не из приятных. И какие бы высокотехнологичные способы забоя мы ни использовали, это все равно страдание и боль. И страдают здесь и люди, и животные. Поэтому, когда вы в следующий раз услышите про натуральное, экологически чистое мясо, задумайтесь.
Есть такая концепция — «пирамида Маслоу»
Если мы будем рассматривать еду с этой точки зрения, то поиск альтернативы традиционному животноводству является показателем того, что человек достиг высокого уровня развития, и мы готовы не только брать от природы, но и создавать новое ответственное потребление.
Высшая ступень развития человека в ней — потребность к познанию и саморазвитию
А еда — базовая потребность человека
и еще
779
очень много, короче
∞
8
80
640
тысяч
тонн
граммов
в день

Мясо из клеток

3.
К счастью, есть технологии, которые могут помочь в решении этих проблем. Это производство белка из альтернативных источников: растений и водорослей, насекомых, морских животных, микроорганизмов и, наконец, выращивание мяса из клеток. Вот про морских животных и выращивание мяса из клеток я расскажу подробнее, потому что сам участвую в разработке этих технологий.
В 2013 году произошло знаковое событие, Сергей Брин (это один из основателей Google) профинансировал исследование, в результате которого ученые сделали первую в мире котлету, полностью выращенную в лаборатории, без участия животных. Но эта котлета стоила 330 тысяч долларов: котлета по цене «трешки» в центре Москвы.
Ее в прямом эфире подготовили, а два добровольца съели.
Про них, правда, никто ничего не слышал больше.
Как была сделана эта котлета? Принцип довольно прост: все ткани животных состоят из клеток, поэтому и мясо можно представить как набор клеток. А клетки ученые научились выращивать в лабораториях уже давно: для этого они берут биопсию, то есть отщипывают у животного маленький кусочек ткани. Это неприятно, но не смертельно. Если вы когда-нибудь прикусывали губу или щеку, вот примерно так это ощущается. Коровка скажет «ай» — и всё.
А где котлета?
Этот биоптат помещается в питательную среду, из него начинают выползать клетки и размножаться в ней. И всё, мы получили культуру клеток.
Главными мясными клетками являются миоциты (мышечные клетки), эндотелиоциты (клетки сосудов), адипоциты (клетки жировой ткани) и фибробласты (клетки соединительной ткани). И чтобы получить мясо, нам нужно взять биоптаты из тех тканей, где эти клетки есть, либо добыть стволовые клетки. Это чуть-чуть сложнее, но дают большее преимущество, потому что из стволовой клетки можно получить любую клетку организма.

Без проблем можем вырастить 100 граммов, килограмм, 10 кг клеток, но вот создать структуру…

4.
А еще мы можем иммортализировать клетки, то есть сделать их бессмертными. Дело в том, что наши клетки могут поделиться всего 50 раз, это связано с так называемым пределом Хейфлика. В клетках есть хромосомы, на концах хромосом есть теломеры. И с каждым делением теломеры сокращаются. И когда они заканчиваются, клетка перестает делиться. Это отличает, например, нормальные клетки от раковых, которые делятся бесконечно. Но и у нормальных клеток мы можем этот механизм отключить и сделать их бессмертными.
Это нам дает возможность взять биопсию один раз, положить клетки в жидкий азот и при необходимости их размножать. Казалось бы, все необходимое для мяса у нас есть, нужно только взять клетки, собрать их вместе и разжечь мангал. Но, как вы понимаете, мясо — это не только набор клеток, это еще и определенная структура, которую мы ощущаем при кусании и пережевывании.
Вот если вы когда-нибудь пробовали мясное пюре из детского питания, то вы меня поймете. Это питательно, но невкусно, потому что нет структуры. И это самая большая и сложная задача в технологии культивированного мяса. То есть мы без проблем можем вырастить 100 граммов, килограмм, 10 кг клеток, но создать структуру сложно, это вам любая мать скажет.
И вы себе можете между распечаткой диплома и шпор для экзамена сотворить пару наггетсов.
Есть второй вариант, более примитивный, но экономически выгодный: мы помещаем в биореактор клетки и порошок из растительного белка. Клетки начинают нарастать на частичках этого порошка, формируя мясные крупинки, из которых получается масса, очень напоминающая фарш. Остается только этот фарш собрать, сделать из него полуфабрикат — и можно продавать. И такая продукция уже продается в некоторых странах мира.
В России уже есть такие фирмы: 3D Bioprinting Solutions собиралась выпускать куриные наггетсы для одного из ресторанов KFC в Москве
Еще один важный вопрос: отношение религии к клеточному мясу. Существуют такие понятия, как кошерность и халяльность. И ученые, которые разрабатывают технологии, направленные на борьбу с голодом, должны помнить, что проблема эта особо остро стоит в бедных странах, где большая часть населения очень религиозна.
Я решил загуглить, что же думают верующие по поводу клеточного мяса. Пришлось зарегистрироваться на некоторых форумах
На этих форумах верующие в том числе обсуждают клеточное мясо.
(теперь мне приходят открытки поздравительные на праздники)
У мусульман, например, существует фетва, где сказано, что клеточное мясо при соблюдении определенных условий является халяльным.
То же самое есть в отношении еврейского закона – галахи. Там сказано, что клеточное мясо является кошерным. Ну, неудивительно, учитывая, что Израиль является одним из лидеров в этой области.
Для создания структуры мы можем использовать 3D-биопечать, то есть с помощью 3D-биопринтера печатать клетками небольшие кусочки мяса.

Чтобы производство еды не приносило вреда нашей планете, нужно готовить специалистов и технологии будущего

5.
Есть еще одна технология — получение белка из медуз. Они на 95% состоят из воды, а 4% — это белок, преимущественно это коллаген, очень важный структурный белок в организме животных и человека. Его используют в медицине, косметологии и пищевой промышленности. Традиционно коллаген получают из кожи, рогов и копыт сельскохозяйственных животных. Cоответственно с ним те же проблемы, что и с мясом.
И медузы — тоже проблема, особенно для Азовского моря, в нем повышается соленость воды, и медуз становится все больше и больше, они загрязняют наши пляжи, уничтожают икру и мальков рыб.
И ученые в наших регионах всерьез думают, что же с ними делать: в одном институте даже разработали рецепт супа из медуз.
Летом в борьбе с медузами очень помогают дети, которые ими бросаются, и мы их называем «коллеги». Мы же предлагаем делать из них коллаген (из медуз, не из детей).
Мы проводили сравнение и выявили, что наш коллаген не хуже заграничного. 100 граммов британского коллагена стоит 125 тыс. рублей. У меня в руках пробирка, и в ней 10 мл коллагена из медуз с Азовского моря. Цену я говорить не буду, но вино, которое мы пили на пляже, пока собирали этих медуз, стоит дороже
Это интересный кейс, когда ученые могут использовать региональные особенности того места, где они работают.
Если мы хотим, чтобы наша еда рождалась не в муках животных на скотобойнях, чтобы производство еды не приносило вреда нашей планете, то нужно уже сейчас готовить специалистов и технологии будущего и внедрять их в наших регионах. Мы занимаемся подготовкой таких специалистов и разрабатываем эти технологии. Поэтому, если вам было интересно то, о чем я рассказывал, приезжайте к нам, поступайте к нам, мы будем вам рады. И хочу пожелать, чтобы ваши потребности всегда были на вершине пирамиды Маслоу.
И в заключение: то, каким будет мир будущего, зависит от нас, от вас.
<
>
Знакомьтесь со звездами российской науки
Руководитель проекта
Елена Куликова
Project менеджер
Александра Худорожкова
Ведущий продюсер проекта
 Наталья Макарова
Генераторы идей по оформлению лонгрида
 Евгений Кучук
Алина Лебедева
Анастасия Павлова
Операторы
 Роман Садовой
Александр Ширков
Андрей Минаев
Вячеслав Волков
Алексей Иванов
Алексей Епифанов
Режиссеры монтажа
Игорь Куприянов
Павел Яковлев
Режиссер и редактор
 Александра Лябина
Видео
В спецпроекте использованы мемы и изображения из платных и свободных источников (freepik, shutterstock, unsplash), а также фильмов «Эйс Вентура: Розыск домашних животных» (1993, Warner Bros. Pictures Co. Режиссер — Том Шэдьяк. Сценарий: Том Шэдьяк, Джим Керри, Джек Бернштейн. Композитор — Айра Ньюборн.), «Котенок по имени Гав» (1977, Союзмультфильм. Сценарий — Григорий Остер. Режиссер — Лев Атаманов. Композитор — Михаил Меерович), «Возвращение мистера Бина» (1990, Tiger Aspect Productions. Сценарий: Роуэн Эткинсон, Робин Дрисколл, Ричард Кёртис. Режиссер: Джон Биркин, Пол Вейланд, Джон Ховард Дейвис, Композитор — Ховард Гудолл), «Достучаться до небес» (1997, Buena Vista International Film Production. Режиссер — Томас Ян, Сценарий: Тиль Швайгер, Томас Ян. Композиторы: Кристиан Неандер, Франц Пласа, Жан Плевка).
При поддержке