Еды действительно может всем не хватить
«Сегодня мировая система производства продуктов питания несовершенна. Среди причин можно назвать неэффективность системы выращивания, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции. Кроме того, существуют высокие потери на стадии потребления, которые могут достигать 30−50% от общего объема производства», — говорит Илья Злобин, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Лаборатории физиологических и молекулярных механизмов адаптации Института физиологии растений РАН.
Эксперт также отмечает, что структура рациона в высокоразвитых странах неоптимальна по затрате ресурсов. Ее большую часть составляет продукция животноводства. А оно с технологической точки зрения — весьма неэффективный процесс. Для появления на столе молока, мяса и яиц необходимы большие объемы растениеводческой продукции. В первую очередь зерновых и бобовых, которые можно использовать для питания человека.
Какой будет еда будущего
К еде будущего предъявляется сразу несколько требований. Она должна иметь низкий экологический след производства, быть питательной и полезной, обладать приятными вкусовыми свойствами. При наличии всех вышеперечисленных качеств еда должна быть доступной для малообеспеченных слоев населения, указывает Илья Злобин.
«Серия масштабных исследований продемонстрировала, что обеспечение всего человечества питательно полноценными и экологичными продуктами на основе растительного сырья не только улучшит состояние здоровья человечества и уменьшит экологические издержки, но и снизит затраты на питание. Причем в развитых государствах это сокращение будет значительным — на 22−34%», — рассказывает биолог.
При этом он считает, что массовому потребителю будет достаточно сложно самостоятельно организовать себе экологичный, питательный, полезный, вкусный и недорогой рацион. Можно предположить, что при благоприятном сценарии развития в будущем вырастет роль организаций общественного питания с научно-обоснованным составлением меню. Злобин также отмечает, что в ближайшее время не состоится переход на принципиально новые источники пищи. Возможны лишь реорганизация процессов производства и перераспределение привычных для потребителя продуктов.
«Пока ресурсов планеты достаточно, чтобы экологически устойчиво обеспечить 10 млрд человек здоровой и питательно полноценной диетой, основанной на растительной пище. Нынешние проблемы — это проблемы именно организации процесса», — заключает Илья Злобин.
Эксперты ООН призывают предпринять максимум усилий, чтобы обеспечить «всему человечеству доступ к безопасной, питательной пище в достаточном количестве».
Мясо из пробирки, молоко из биореактора
«Белок — основной строительный материал в организме человека. Наряду с традиционными источниками животного белка (мясные, рыбные, молочные продукты, яйца) идет развитие альтернативных. Их поиск — очень важная задача», — рассказывает Алексей Федоров, директор ФИЦ Биотехнологии РАН.
Альтернативными источниками белка могут выступать микроводоросли, протеиновая мука из насекомых, микробный белок из природного газа, клеточное мясо (так называемое «мясо из пробирки») и растительные белки.
«Продукты на основе растительных белков можно уже сегодня встретить на полках магазинов, а вот технологии по производству “клеточного мяса” нуждаются в принципиальном улучшении, чтобы стать доступными. Однако в мире есть страны, где продукты из “лабораторного мяса” одобрены для продажи. Например, США, Сингапур, Израиль. В России промышленное промышленное производство “мяса из пробирки” пока законодательно не разрешено», — резюмирует Федоров.
Не исключено, что это лишь вопрос времени. По прогнозам экспертов, таких продуктов будет становиться все больше. Даже в обычных магазинах мы можем обнаружить несколько видов альтернативного молока и продуктов из растительного мяса.
Не за горами и расширение ассортимента не только за счет «мяса из пробирки», но и за счет «молока из биореактора», получаемого без участия коров. В мире уже есть компании, которые научились получать казеин и сывороточные белки, полностью идентичные основным белкам коровьего молока, с применением прецизионной ферментации.
«Несмотря на довольно внушительный перечень альтернативных решений, далеко не каждое из них планируется внедрять в рацион россиян. Так, например, белковая мука из насекомых в нашей стране не зарегистрирована как пищевая добавка, а потому сейчас она может применяться только для производства кормов», — добавляет Алексей Федоров.
Что будем есть кроме риса и пшеницы
Помимо традиционных — риса, пшеницы, кукурузы — ученые все чаще начинают задумываться о масштабном выращивании других агрокультур.
«Одним из перспективных направлений для сельского хозяйства будущего может быть переход на культивирование многолетних полевых растений вместо однолетних зерновых. Их не нужно будет высевать каждый год, что резко сократит затраты топлива и энергии на обработку земель, снизит эрозию почв. Достаточно высеять растения один раз, а затем несколько лет снимать урожай. К числу перспективных для использования злаков относится, например, пырей средний (Thinopyrum intermedium), который можно методами ускоренной селекции превратить в зерновой злак», — прогнозирует Илья Злобин.
«На сорго долгое время не обращали внимание, так как в запасных белках его семян мало аминокислот, а сами зерна плохо перевариваются, — объясняет Анастасия Камионская, заместитель директора ФИЦ Биотехнологии РАН, руководитель группы биоинженерии растений. — Однако использование современных молекулярно-биологических методов позволило российским ученым из Федерального аграрного научного центра Юго-Востока вывести трансгенные линии сорго, зерна которого перевариваются гораздо лучше, а потому более пригодны для еды».
«В России он растет лучше, чем более популярная в мире соя, но продукты, приготовленные из него имеют специфический вкус и запах. В ФИЦ Биотехнологии РАН получен изолят горохового белка, который содержит в 14 раз меньше основного запахоактивного вещества. Новая культура пригодна для получения молочных продуктов, имеющих приятный вкус и не имеющих “горохового” запаха», — добавляет Анастасия Камионская.
Сделай себе пищу сам
«Растения производят органические вещества с помощью фотосинтеза, а получившиеся в результате соединения употребляют в пищу и люди. Эффективность фотосинтеза достаточно низка — лишь около 1%. Повышение его производительности — одна из задач, которая сегодня стоит перед исследователями. Нередко звучит и идея научить фотосинтезировать животные организмы, в том числе и человека», резюмирует Камионская.
Кандидат биологических наук приводит в пример заявления ученого Чака Фишера в 2012 году о создании природного фотосинтеза у человека, путем искусственного симбиоза человека и водоросли, аналогичного симбиозу у кораллов. Для этого он предлагал имплантировать крошечные одноклеточные фотосинтезирующие водоросли под кожу человека.
До недавнего времени эта идея казалась невыполнимой, так как температура животной клетки слишком высока для функционирования хлоропластов, без которых фотосинтез невозможен.
Но в 2024 году в Токийском университете, используя методологию синтетической биологии «сверху-вниз», удалось включить фотосинтетически активные хлоропласты из красной водоросли Cyanidioschyzon merolae, обитающей в горячих вулканических источниках, в культуру клеток млекопитающих. Ученые получили первый фотосинтезирующий гибрид — растение-животная клетка.
«О фотосинтезирующих людях речь не идет, но возможность того, что растительные органы клетки могут функционировать внутри животных клеток, уже продемонстрирована», — говорит Анастасия Камионская.
«Растение поглощает световую энергию своей поверхностью. Оно максимизирует необходимую для фотосинтеза площадь, отращивая большую массу плоских листьев, которые в несколько раз превосходят площадь земли, где растет само растение. У человека же соотношение “поверхность-объем тела” очень низкое. Фотосинтезирующая площадь мала, а объем тела, потребляющий синтезированные вещества, велик. Кроме того, существует очень много биосинтетических путей, которые есть в растениях и отсутствуют у человека. Поэтому вряд ли человек с хлоропластами в клетках станет питательно автономным», — добавляет Илья Злобин.
Стоит ли рассчитывать на микроорганизмы
Микроорганизмы сегодня активно используются для производства лекарств, но для продуцирования питательной биомассы масштабно не применяются.
«Преимуществом микроорганизмов может быть то, что их потенциально можно выращивать практически на любом субстрате. Например, на отходах от продукции растениеводства. А автотрофные микроорганизмы, такие как микроводоросли, растут сами. Им необходим солнечный свет, подходящая температура и питательные вещества. Идеям по производству питательной биомассы уже не одно десятилетие, но массового внедрения микроорганизмов в производство мы не видим», — поясняет Илья Злобин.
Таблетки вместо еды — не решение
Футуристичные концепции о том, что суп, салат, десерт и даже компот в перспективе будут заменены едой, упакованной в таблетку, кажется, не получат широкого распространения. Столь же утопичной кажется идея пластырей и спреев для альтернативного поступления пищи в организм.
«Обычно люди рассматривают потребление пищи не только как передачу организму нужного количества питательных веществ, но и как способ получения удовольствия, как отдых и даже некий ритуал. Возможно, если в будущем основная часть нашей активности переместится в виртуальную реальность, где мы будем получать максимум положительных эмоций, то перерыв на еду начнет восприниматься лишь как отвлечение от куда более интересных занятий. Тогда, наверное, и придет время питательных пластырей и спреев. До тех пор — вряд ли», — заключает Илья Злобин.
На вопросы редакции ответили:
Илья Злобин, ведущий научный сотрудник Лаборатории физиологических и молекулярных механизмов адаптации Института физиологии растений РАН.
Алексей Федоров, директор ФИЦ Биотехнологии РАН.
Анастасия Камионская, заместитель директора ФИЦ Биотехнологии РАН, руководитель группы биоинженерии растений.
Редактор: Ксения Скрыпник, Корректор: Диана Потапова.
