Mezőgazdaság a bioreaktorból: határ a csillagos ég?

Az idei „Inhouse Farming – Feed & Food Show” egyik kulcsfontosságú kérdése az, hogy vajon milyen és mekkora szerepet játszhatnak a sejtkultúrák és a mikroorganizmusok a jövő mezőgazdaságának rendszereiben. A DLG (Német Mezőgazdasági Társaság) által szervezett B2B platform 2024. november 12-15. között Hannoverben kerül megrendezésre egyfelől az EuroTier, a világ vezető állattenyésztési szakvásárának, valamint az EnergyDecentral, a decentralizált energiaellátás vezető platformjának részeként. A nemzetközi résztvevők bemutatják a biológiai komponensek bioreaktorokban történő előállítása során alkalmazott technológiáikat, és az ezekhez kapcsolódó üzleti modelleket.

Hús és tej tehenek és állattartás nélkül? Halak óceánok nélkül, csokoládé és kávé a végtelen ültetvények nélkül? – Ez az alapgondolat áll a celluláris, azaz sejtalapú gazdálkodás mögött. Az élelmiszereket, de még az olyan nem élelmiszer célra szánt (non food) nyersanyagokat is, mint a bőr vagy a selyem, többé talán már nem is állatok és növények felhasználásával állítják elő. Ehelyett in vitro sejtekből nyerik ki őket, vagy olyan mikroorganizmusok állítják elő precíziós erjesztéssel, amelyek egy bioreaktorban szaporodnak, a számukra legoptimálisabb körülmények között. Ezeknek az eljárásoknak köszönhetően lehetővé válhat a hagyományos mezőgazdaság előtt álló számos etikai és ökológiai kihívás sikeres megoldása. Hogy ennek a jelenleg még csak gyerekcipőben járó tudományágnak milyen elképesztő mértékű alkalmazási területei lehetségesek, arról a novemberben Hannoverben megrendezésre kerülő „Inhouse Farming – Feed & Food Show” elnevezésű kiállításon elhangzó előadások és élő megbeszélések nyújtanak majd tájékoztatást.

Precíziós fermentáció

A precíziós fermentáció az a folyamat, melynek során során a fehérje- vagy lipidszintézist az állatokról a mikroorganizmusokra helyezik át. Ekkor a kívánt fehérje felépítését tartalmazó szekvenciát az állatok genetikai anyagából nyerik ki, amelyet azután beillesztenek például egy baktériumba vagy egy élesztőgombába. A mikroorganizmus ezt követően egy ún. bioreaktorban hozza létre a megfelelő fehérjét. Ez az eljárás már egy ideje bizonyítottan jól alkalmazható, ezt használják például a sajtgyártásban használatos oltóanyagok előállításához.

Ugyanakkor a tehéntejben vagy a tyúktojásban található fehérjék precíziós fermentációval történő előállítására szolgáló módszerek még valódi újdonságnak számítanak. Ezeknek köszönhetően az alternatív élelmiszerek íze és állaga még jobban hasonlítana az eredetileg állati alapú élelmiszerekéhez. Az ebből fakadó előnyök könnyen beláthatóak: a bioreaktoroknak a takarmánytermeléssel járó állattenyésztéssel összehasonlítva ugyanis jelentősen kisebb az ökológiai lábnyoma, lényegesen kevesebb helyet vesz igénybe, valamint kevesebb vizet igényel. Nem használ mesterséges műtrágyát, és ami szintén jelentős pozitívum, egyáltalán nem bocsát ki metánt sem.

Ennek az előnyöknek azonban együtt kell járnia egy olyan típusú energia biztosításával, amely a környezetre nézve semmilyen mértékben nem jelent terhelést (zero impact energy). Az ellenőrzött körülmények feleslegessé teszik továbbá az antibiotikumok használatát, és kiküszöbölhető a zoonózisok kockázata is. A precíziós fermentációból származó fehérjéknek azonban mindenekelőtt egy jelentős akadályt szintén le kell küzdeniük, különösképpen Európában, amely elsősorban az új élelmiszerekről szóló rendelethez kapcsolódik.

Az „Inhouse Farming – Feed & Food Show” rendezvény ideális lehetőséget biztosít a precíziós fermentációs ágazatban működő vállalatok számára a tapasztalatcseréhez, új ötletek kidolgozásához, valamint a mezőgazdaság jövőjét szolgáló partnerkapcsolatok megteremtéséhez.

Állatok nélküli hús?

A sejtalapú gazdálkodás során a fő hangsúly leginkább az egyes esetekben megkívánt sejtek tenyésztésére összpontosul. Ennek érdekében bizonyos sejttípusokat fájdalommentes biopszia során gyűjtenek be az állatokból, majd ezekből egy speciálisan erre a célra kialakított tápközegben több sejtgenerációs cikluson keresztül bizonyos konkrét sejtcsoportokat állítanak elő. Ezt az eljárást az orvostudományban már régóta kipróbálták és biztonsággal alkalmazzák is, többek között a bőrátültetések alkalmával használatos sejtek tenyésztése során.

Az élelmiszerágazatban az úgynevezett in vitro hús, amelyet tenyésztett vagy mesterséges húsnak is neveznek, világszerte egyre nagyobb figyelmet érdemel. „A steak a jövőben már nem kizárólag a réteken legelésző marhák húsából származik majd” – vélekedik Nick Lin-Hi, a németországi Vechta Egyetem üzleti és etikai professzora, a DLG Új takarmányokkal és élelmiszerekkel foglalkozó bizottságának tagja. „Bioreaktorokban is ugyanúgy növekszik majd, ráadásul lényegesen csekélyebb ökológiai lábnyomot hagyva maga után.”

Számos különböző tudományos tanulmány is alátámasztotta ezt az elméletet. Nemrégiben holland kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a tenyésztett marhahús környezeti terhelése mintegy 92 százalékkal kisebb, mint ugyanez a hagyományos megfelelőjénél. Mivel ehhez nagyjából 95 százalékkal kevesebb földterület szükséges, a technológia a biodiverzitás fenyegető válságában is jelenthet egyfajta kiindulási pontot. Emellett az a tény, hogy a technológia 78 százalékkal kevesebb vizet igényel, egy újabb komoly szempont.

Mindezek fényében egyáltalán nem lepődhetünk meg azon, hogy világszerte egyre több kutatóintézet és start-up vállalkozás foglalkozik a témakörrel. Ez a kérdés első alkalommal 2013-ban került a nyilvánosság elé, amikor is Londonban bemutatták az első olyan hamburgert, amelyet tenyésztett húsból készítettek. Florentine Zieglowski, a RESPECTfarms társalapítója és a CellAg Deutschland e.V. nonprofit szervezet nemzetközi vezetője elkötelezte magát amellett, hogy ez a fejlődés ne a gazdák megkerülésével, hanem éppen hogy az ő vezetésükkel valósulhasson meg.

„A tenyésztett hús, mint egyfajta modell, nem áll versenyben a klasszikus gazdálkodással” – hangsúlyozza. „Ehelyett ígéretes lehetőséget biztosít a gazdaságok számára. Mi pedig szeretnénk segíteni őket ebben.” Véleménye szerint ebben óriási lehetőségek rejlenek.

Abból indul ki, hogy a következő 15 évben a mezőgazdasági gazdálkodók mintegy öt százaléka választhatja majd a sejtalapú koncepciót. „Az elmúlt 18 hónapban elemeztük a tenyésztett hústermesztés kivitelezhetőségét a gazdaságokban. Az Inhouse Farmingon reményeim szerint lehetőségem lesz megosztani az eredmények egy részét, és párbeszédet folytatni a gazdálkodó közösséggel” – mondja Zieglowski, aki a DLG Új Takarmányok és Élelmiszerek Bizottságának tagjaként is kamatoztatja szakértelmét.

Csoki a kémcsőből

Három professzor, Tilo Hühn, Regine Eibl-Schindler és Dieter Eibl meggyőző módon bizonyították, hogy a sejtalapú gazdálkodás nem korlátozódik kizárólag a hús előállítására, ugyanis a Zürichi Műszaki Egyetem (ZHAW) laboratóriumaiban még 2015-ben egy egészen különleges minőségű csokoláéfajtát sikerült létrehozniuk. Az ehhez szükséges kakaót egy bioreaktorban termesztették, mégpedig egyenesen kakaósejtekből! „Ez azt is jelenti, hogy nem függünk többé az éghajlati körülményektől, időjárási viszonyoktól, és hogy megóvhatjuk az olyan természeti erőforrásainkat, mint a víz vagy a talaj. Emellett ugyancsak szükségtelenné válik a mesterséges műtrágyák vagy a szintetikus növényvédő szerek használata” – hangsúlyozza Tilo Hühn, a DLG Új takarmányok és élelmiszerek bizottságának elnöke.

A sejtek egy megfelelően összeállított, optimális tápközeggel töltött hatalmas fóliazsákban szaporodnak. A szárított és porrá őrölt kakaósejteket a betakarítást követően megpörkölik, majd a csokoládékészítő tartályba helyezik. Tilo Hühn meggyőződött a kísérlet eredményességéről is: a sejtkultúrás csokoládét a tesztelők a vakkóstolások során nem tudták megkülönböztetni a más fajtájú csokoládéktól. Mindez azonban csupán ígéretes kezdet a kutatóink számára. A különböző fűszerek és gyógynövények mellett az igencsak ellentmondásosnak tartott avokádó is előkelő helyen szerepel a feladatok listáján. A fent említett gyümölcs esetében ugyanis a „fény és az árnyék” nagyon közel áll egymáshoz… Egyfelől a magas telítetlen zsírsav tartalma miatt táplálkozási szempontból kifejezetten értékes, ugyanakkor a termesztése során felhasznált rengeteg víz, valamint a hűtéshez és szállításhoz felhasznált jelentős mennyiségű energia igencsak nagy ökológiai lábnyomot eredményez.

„Az élelmiszertermelés új korszaka tehát most mondhatjuk, hogy egy „lombikból” indulhat útjára, ám azt a forradalmi szerepet, amelyet a növényi sejtkultúrák ebben a folyamatban betöltenek, mindezidáig jelentősen alábecsülték” – összegezte véleményét Tilo Hühn.