從實驗室走來的細胞農業

張馳

現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、在實驗室“養”出來的牛肉。兩份牛肉都散發著令人垂涎欲滴的香味，看起來都相當可口，而你只能選其中一份，你的選擇是什么？大多數人可能會選前者，畢竟在大多數人的觀念里，自然的才是好的。然而，隨著人口數量增加，傳統農業是否還能滿足人類的需求？一些研究人員已經開始將農業生產搬到了實驗室，利用更環保的方式生產更安全的食物，這被稱為“細胞農業”。

? ? 沒有牛的牛肉，

沒有奶牛的牛奶

細胞農業其實就是在實驗室中用細胞培養物培育農產品，雖然這是一門新興的科學學科，但是相關技術早在20世紀就開始應用了，只不過，那時并不是用來生產食物。讓細胞農業被世人所知的，應當屬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驗室中養出來的牛肉制成的肉餅（2017年時，這種漢堡的價格已經降到了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，簡單來說，“養出”一塊漢堡中的牛肉餅的材料就只有牛細胞、營養液。研究人員會先從牛的肌肉中提取“肌衛星細胞”， 這是肌肉的干細胞。肌衛星細胞是非常“能干”的細胞，當動物的肌肉受傷時，它們能夠幫助產生新的肌肉組織，也正因為這個特性，肌衛星細胞非常適合用于培育肉。

這些細胞被檢測過后會被放入一個生物反應器中，其中含有營養物質和細胞生長因子的培養基。培養基為肌衛星細胞的生長創造有利的條件，使它們像在動物體內一樣進行增殖。在反應器中，一個肌衛星細胞小樣本能增殖到數萬億個細胞。當我們想要這些細胞分化為肌肉細胞時，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，這有助于細胞形成肌肉纖維的形狀。肌肉細胞天生的收縮性使它們開始變大，長成一小股肌肉組織。

以現在的技術，還不能在實驗室中獲得足夠厚的肉片，因為當肌肉組織變厚時，就很難保證每個細胞的正常生長，因此如果想得到一塊肉餅，只能將肌肉組織疊加在一起。據估算，用從一頭牛身上獲得的樣本，可以產生8億股肌肉組織（大約可以制造8萬個標準大小的漢堡中的肉餅）。

當然啦，細胞農業的生產也不一定只用活的或者曾經活的細胞，也可以用微生物。以牛奶為例，牛奶由不同的蛋白質和脂肪混合而成，現在的細胞農業技術能用微生物來生產這些成分，比如要生產牛奶中的酪蛋白（牛奶中的關鍵蛋白質），可以將奶牛的酪蛋白基因植入酵母中，酵母就能生產出酪蛋白。而其他成分也能用這樣的方法生產出來，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，細胞農業具有諸多優點，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

從對環境的影響來說，在實驗室中生產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，一些研究數據似乎也證實了這一點。在一項研究中，數據顯示僅全球畜牧業所產生的溫室氣體排放量就占了所有排放量的18%左右。而在另一項研究的結果顯示，細胞農業生產一噸牛肉所需要的土地、消耗的水和能源，只有生產同等重量牛肉的畜牧業所需土地的1%，所需水4%和一半左右的能源。而且，細胞農業也減少了飼養動物對環境的破壞。

從食物的安全性來說，細胞農業生產的食物似乎具有很高的安全性。比如生產過程不像傳統農業一樣使用抗生素，可以減少抗生素對食用這些農產品的人類的影響;細胞農業也不需要養殖和宰殺動物，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。而細胞農業生產出來的肉雖然是無菌的，但是這種肉對細菌來說更具吸引力，更容易滋生細菌，其中就可能包含有害菌，引發食物中毒。

而另一個重要的問題是——實驗室生產的食物不那么好吃。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，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出具有誘惑力的味道。而現在通過細胞農業生產的牲畜的肉主要是由肌肉構成，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，細胞農業要取代傳統農業，還有許多問題需要解決。但不管怎樣，一個嚴峻的問題擺在我們面前——全球人口正在不斷增加，預計到2050年，全球人口數量將達到90～110億。到那時，我們還能靠傳統農業來養活這么多人嗎？

因此，如今越來越多的科研機構和企業加入到發展細胞農業的隊伍中，有預測顯示，到2040年，細胞培育的肉將占全球消費的肉類總量的35%，而天然養殖肉類將降至40%。隨著技術的發展，或許在這樣的關鍵時刻，細胞農業將脫穎而出，成為解決人類食物的“超人”。