В экспериментальной лаборатории в круглой чашке лежит мясной фарш — небольшая фрикаделька, размером с ту, что обычно кладут в суп. Чтобы вырастить этот кусочек мяса, у российских ученых из лаборатории Очаковского комбината пищевых ингредиентов ушло два месяца. И это — только начало большого пути, по которому активно шагают ученые. По оценкам крупнейшей американской некоммерческой организации Good Food Institute, поддерживающей идею создания искусственного белка, сегодня в мире несколько десятков стартапов выращивают в пробирках куриное, говяжье, свиное и рыбное мясо. Причем треть этих проектов появилась в прошлом году и собрала с тех пор 50 млн долларов инвестиций. Это говорит о том, что производство искусственного мяса наконец-то становится выгодным бизнес-проектом.

— Сегодня именно клеточный инжиниринг (выращивание нужных клеток, растительных или животных) — одно из самых перспективных направлений в биологии, — объясняет «Огоньку» завкафедрой молекулярной фармакологии и радиобиологии им. академика П. В. Сергеева Российского национального медицинского университета (РНИМУ им. Н. И. Пирогова Минздрава РФ) профессор Николай Шимановский.— Теоретически эта технология позволяет создавать мясо, сбалансированное по составу, где в нужных пропорциях были бы и белки, и жиры, и углеводы. Но это в теории. Пока же нам еще предстоит отработать технологию… 

Уже после нового года российские авторы искусственного мяса обещают угостить демонстрационной котлетой, созданной в экспериментальной лаборатории Очаковского комбината, — она и ведет эти разработки.

Теперь о продукте. Искусственное мясо называется так, поскольку выращено из клеток в чаше. Его не следует путать с мясом растительным — этакой имитацией мяса для вегетарианцев, которое создается на основе растений, обычно из сои или пшеницы. Или с котлетой на основе очищенного горохового белка — такие бургеры предлагают в недавно открывшемся модном ресторане в Москве. По большому счету даже искусственной называть нашу тефтельку не совсем верно — она выращена из мышечной ткани новорожденного теленка. В начале процесса ученые подбирают «донора» из специальных мясных пород, у которых генетически заложен быстрый привес. 

— По этой же причине для экспериментов берут именно теленка, а не телочку, — объясняет Дина Степанова, старший научный сотрудник лаборатории пищевых ингредиентов.— У мальчиков мышцы растут быстрее, чем у девочек.

Если упрощенно, то сегодня процесс выращивания искусственного мяса выглядит так: сначала под местной анестезией у теленка извлекают кусочек соединительной ткани — для подложки (основы, на которой будут выращивать клетки) и кусочек мышечной ткани, из которой и получают нужные миобласты — клетки, способные делиться и производить мышечную ткань. Всего из полусантиметрового кусочка получается до миллиона клеток, которые помещают в особую культуральную среду — по сути, коктейль питательных веществ. А дальше они начинают делиться, причем в геометрической прогрессии, а мышечная ткань — расти.

Кстати, подобную технологию используют и в регенеративной медицине, когда выращивают миобласты для восстановления поврежденной мышцы. 

Секретное мясо

Когда-то Уинстон Черчилль сокрушался, что приходится убивать целую курицу ради того, чтобы зажарить крылышко или грудку, и предполагал, что в мире будущего нужные части курицы будут выращиваться сами по себе, без убийства животного, сохраняя при этом натуральный вкус. Продолжение последовало: впервые искусственное мясо по этим критериям было создано в 1971 году в Нидерландах — тогда ученые вырастили мышцу морской свинки. Но в серьезных масштабах в то время начинание не подхватили.

Велись подобные разработки, правда, закрытые, и в СССР — для нужд космической отрасли, чтобы решить проблему полноценного питания космонавтов при длительных полетах.

— Тогда стояла проблема, как наиболее экономно получить белковую пищу, — рассказывает профессор Николай Шимановский.— Была даже теория, что ее можно получить из… микробов. Микроб — это же клетка, которая состоит в том числе из белков. Микробы сами растут, их огромная биомасса. Наращивание белковой массы из микробов, возможно, не самая плохая идея. Но, если сказать, что котлета из микробов, наверное, такую есть не захочется. Котлета из мышечных клеток молодого бычка звучит приятнее.

Как бы то ни было, широкие исследования начались в XXI веке.

Первой всерьез вкладывать деньги в подобного рода исследования стала организация PETA (People for the Ethical Treatment of Animals — «Люди за этичное обращение с животными»).

А уже в 2013-м на пресс-конференции в Лондоне был представлен первый гамбургер с лабораторной котлетой, созданной профессором Маастрихтского университета (Нидерланды) Марком Постом. На ее выращивание ушло три месяца и 330 тысяч долларов.

Этот проект не единственный, сегодня такие разработки ведутся во многих странах Европы и в США. Цель у всех одна, пути — разные.

— Это как с водородной бомбой. В общих чертах технология понятна, но реализация у каждой страны своя. Все, естественно, держатся за патенты и детали не раскрывают, — говорит Дина Степанова.— Кто-то берет эмбрион. Мы не хотим, потому что это убийство и коровы, и ее детеныша.

Кто-то берет, как в Израиле, клетки пуповинной крови или соединительной ткани и дальше генетически модифицирует ее, заставляя превратиться в мышечную. Вот здесь действительно генная модификация. Ничего страшного нет, но не факт, что получится именно мышца. Клетка может превратиться в соединительную ткань, и тогда получится жесткое сухожилие. Его, сами понимаете, жевать будет не очень приятно.

А в Гарварде сделали структурированный кусок мышцы — мясо с жилочками, с организованными волокнами, сосудиками, даже кусочек косточки ввели. Безумно дорого и очень трудоемко.

— Не уверена, что мы будем заморачиваться с такими вот технологиями, — продолжает Дина Степанова.— Так много народу не накормишь. Гораздо проще, дешевле и технологичнее делать мясной культивируемый фарш, который пойдет на колбасы, пельмени, фрикадельки, сосиски. 

На вкус и цвет

Впрочем, вырастить какое-то количество клеток мышечной ткани — это лишь начало пути. Затем полученному конгломерату нужно придать вкус и запах мяса, а также цвет. Дело в том, что сам по себе мышечный белок вкуса и запаха не имеет. Вкус ему по большей части придает жир. Поэтому сегодня существует несколько вариантов, как получить нормальный продукт. Например, такой жир, который будет полностью соответствовать по составу натуральному, можно сделать химическим способом. Это не так дешево, но вполне возможно.

Второй вариант — взять жировую ткань у теленка. Провести такую процедуру в самом начале, когда берут мышечную, не получится, потому что в новорожденном возрасте жировая ткань у телят еще только в зачатках, ее попросту не видно и брать неудобно. Но, когда теленок чуть подрастет, у него можно будет взять жировые клетки и добавить к мышечной культуре. И продукт будет пахнуть говяжьим жиром.

Есть и третий путь. Сейчас технологи, которые занимаются имитацией мяса на основе растительного сырья, активно добавляют туда особые дрожжевые экстракты, которые по вкусу напоминают вареное или жареное мясо. Дрожжевой экстракт — совершенно безопасный и даже полезный продукт, кладезь витаминов группы В. И если в культуральную среду добавить этот дрожжевой экстракт, то у мяса будет аромат говядины, правда, в какой-то мере не настоящий. При этом за время работы у российских ученых появились свои открытия: например, оказалось, что если выращивать клетки на подложке с повышенным содержанием глюкозы, то будет имитация, что корова не просто где-то в стойле жевала сено, а питалась на выпасе, весело бегая по лугам.

Придумали разработчики и как сделать мясо привычного нам красного цвета. При изготовлении «мяса» из растительного белка, как правило, используют обычный свекольный сок. Но тут было решено использовать так называемое гемовое железо. Это вещество обычно содержится в продуктах животного происхождения — в гемоглобине и, главное, его мышечной форме, миоглобине — и за счет этого окрашивает мясо в красный цвет. Сейчас технологи собираются вводить соли железа прямо в раствор, в котором будет расти тефтелька, а вместе с железом — специальный транспортный белок. Если в природе этот белок осуществляет транспортировку железа в мышцы из крови, то в лабораторных условиях он будет забирать железо прямо из водной среды. Это решит очень важную проблему: по сути новый продукт должен стать натуральным источником гемового железа, необходимого для борьбы с анемией, которая есть у всех вегетарианцев.

По форме на выходе должен получиться полноценный мясной фарш, выращенный в пробирке. Пока исследователи планируют ограничиться лишь его производством. Делать стейки, как оказалось, очень трудоемко и дорого. 

Сделано в России

Российский стартап по выращиванию мяса в пробирке начался около года назад, но первые попытки вырастить котлету в инкубаторе оказались неудачными.

— Сначала мы не угадали с составом среды, — объясняет Дина Степанова.— Клетки посидели в наших лабораторных чашках и «сказали»: нет, нам здесь не нравится, расти не будем. Для второй партии мы подобрали другую среду, активировали у них «ген бессмертия», и они рванули в рост. Но потом «сказали»: ой, что-то вы нам недодаете. Оказалось, им не хватает фактора роста — особых молекул, которые обеспечивают связь между клетками и заставляют их расти. Сейчас у нас третья попытка. И пока вроде бы удачная.

Дело в том, что внутри организма мышечные клетки со всех сторон окружены другими тканями и кровеносными сосудами, которые не только обогащают клетки питательными веществами, но и поддерживают их. Мышцы прикреплены к сухожилиям, без опоры, как оказалось, они не могут расти. Клетки крови и раковые клетки могут, а мышцы — нет. Поэтому нужно «научить» их расти в растворе.

— Они не понимают, как это делать, начинают «грустить» и умирают, — объясняет Дина Степанова.— Поэтому мы их обманываем — делаем маленькие подложечки из соединительной ткани из коллагена и запускаем в раствор. Сейчас мы заняты подбором частоты оборотов в реакторе, концентрацией питательных веществ, ищем способ отделить уже отработанную среду. Ведь клетки не только едят, но еще и выделяют переработанные вредные вещества. А почек, которые бы фильтровали и убирали весь «мусор», в данном случае нет. Поэтому нам приходится брать на себя функцию почек: фильтровать, добавлять свежие питательные вещества и снова фильтровать.

Отдельная проблема — сделать мясо упругим.

— Мы вряд ли захотим жевать миобласты, потому что они безвкусные и мягкие, похожи не на мясо, а на размолотого дождевого червя, — рассуждает Дина Степанова.— А чтобы получить «жевабельный» кусок мяса привычного красного цвета, нужно заставить клетки слиться в такое длинное волокно. Чтобы вырастить полноценную мышцу, нужно будет создать специальное оборудование, которое будет позволять растущим мышцам растягиваться и сжиматься — ведь мышцы растут именно в движении. Кроме того, на них должны воздействовать магнитное поле, электрический ток.

В перспективе ученые предполагают, что на производствах искусственное мясо будет расти в огромных крутящихся чанах с клетками, погруженными в питательный раствор. Периодически оттуда нужно будет доставать готовый фарш и загружать новую порцию питательной среды, чтобы клетки продолжали размножаться. 

Изнанка мира

Во многих странах, где культура мясного производства — своего рода национальное достояние, как, скажем, во Франции или в Германии, фермеры уже тревожатся: а не получим ли мы по выходе из пробирки нечто, не имеющее отношения к натуральному мясу? Не окажется ли наше будущее миром эрзаца, где все можно сымитировать и производить «натуральное» уже просто нет смысла?

— А вы думаете, все мясо, которое мы покупаем в супермаркетах, натурально? — задает вопрос технолог Дина Степанова.— Современное животноводство имеет огромные проблемы, связанные, во-первых, с употреблением животными гормонов и, как следствием, с ожирением — и самих животных, и человека. Во-вторых, с антибиотиками и бактериями, устойчивыми к ним. То, что мы видим на прилавках, напичкано и тем и другим.

Ученый рассказывает, как, отрабатывая технологию, пыталась выделить клетки мышцы из курицы, купленной в магазине. Брала кусок, разделяла на волокна и смотрела, что можно оттуда извлечь. Но раз за разом ничего не получалось: сколько мясо ни обрабатывала, как ни пыталась замачивать его в спирте, в растворе антибиотиков, снова в спирте и снова в антибактериальной смеси, — все тут же зарастало толстым слоем бактерий, устойчивых к антибиотикам.

— Видимо, сами животные настолько больные, что живут буквально в сепсисе. Но, так как их убивают, когда они еще птенцы, они просто не успевают умереть от сидящих в них инфекций, — говорит Дина Степанова.— Так что наше мясо, выращенное в стерильной лаборатории, как раз наиболее натурально.

Эти аргументы на руку и борцам за права животных. Интересно, что если еще десятилетия назад подобные исследования были темой исключительно научного интереса, то сегодня к ним приковано большое внимание в разных странах. Гуманное обращение с животными, отказ убивать их ради еды, проблема глобального потепления, в которую животноводство, особенно промышленное, вносит ощутимый вклад, — все это льет воду на мельницу производителей искусственного мяса.

Наконец, главный аргумент — ресурсы. Считается, что к 2050 году мяса животных попросту не хватит на все население Земли. Уже сегодня пищевые ресурсы распределяются неравномерно, а потребление мяса растет год от года. Например, в Китае еще 30 лет назад приходилось по 4 кг мяса в год на человека, а сегодня — уже 55 кг. В США этот показатель переваливает за 100 кг. Все это заставляет ученых продолжать поиски выращивания лабораторного мяса, а инвесторов — считать эти бизнес-проекты перспективным направлением.

— Думаю, где-то через поколение уже дурным тоном будет есть мясо убитых животных, — говорит Дина Степанова.

Так или иначе, аналитики всерьез прогнозируют выход на рынок искусственного мяса к 2023 году, когда будут построены первые промышленные «биофермы». Этот факт уже вызывает бурю возмущения у фермеров во Франции, которая считается гастрономической меккой.

— Настоящее мясо — это истинно природный продукт, его невозможно выработать в лаборатории, — говорит Жаклин Ридингер-Бальцер, потомственный мясник из Страсбурга (ее недавно избрали главой Международной конфедерации мясной и деликатесной продукции).— Лично я никогда не буду продавать мясо из пробирки, потому что на самом деле это нечто противоположное здоровой пище, которую ищут потребители.

Гастрономические консерваторы уверены, что мясо — лишь первый продукт, за который взялись технологи. На очереди — «поддельные», как окрестили их оппоненты, молоко и яйца.

Тем не менее опросы показывают, что эту позицию трудно назвать точкой зрения большинства населения нашей планеты. Если в Европе к идее искусственного мяса люди относятся пока настороженно, то вот в Китае и Индии — вполне лояльно. Новый продукт тут готовы попробовать от 30 до 75 процентов, а это, надо понимать, миллиарды потребителей.