W środku zimy świeże owoce mogą być drogie, a miękkie owoce, takie jak jagody, przybywają do Stanów Zjednoczonych z Ameryki Środkowej i Południowej - czasem nawet przylatują. Ale co, jeśli możesz wyhodować własne owoce w domu, zyskując zdrowie korzyści wynikające z niemożności uprawy jagód lub ulubionych produktów poza sezonem bez konieczności jedzenia drogich produktów importowanych lub przyjmowania suplementów?
To pytanie sprawiło, że Lauri Reuter i jego koledzy z państwowego koncernu technologicznego VTT Technical Research Center w Finlandii rozpoczęli pracę nad projektem, który całkowicie zmienia wyobrażenie na temat uprawy żywności. Jego zespół pracuje nad tym, co nazywają „bioreaktorem domowym” - urządzeniem nablatowym, które teoretycznie może wypełnić tyle samo miejsca w życiu, co ekspres Nespresso do kawy, ale ze świeżymi komórkami jagodowymi, w tym niektórymi z roślin byłoby to niemożliwe do uprawy tradycyjnymi metodami ze względu na ich przystosowanie do życia w nieprzyjaznych miejscach, takich jak Arktyka.
Pomysł zrodził się, gdy Reuter rozpoczął pracę w laboratorium VTT, które hoduje linie komórek roślinnych do zastosowań przemysłowych w takich kosmetykach jak medycyna. Komórki jagodowe zawierają związki chemiczne, na których polegają producenci balsamów i pracownicy służby zdrowia: fińska firma Lumene opiera się na korzystnych właściwościach hodowanych komórek maliny moroszki w przypadku niektórych produktów na skórze, a popularny lek przeciwnowotworowy, paklitaksel, pochodzi z komórek Cis Pacyfiku. W tym zastosowaniu hodowla komórkowa pomaga wyprodukować wystarczającą liczbę komórek jagodowych i liściowych, aby dostarczyć na rynek. Kiedy dowiedział się, że jego koledzy pracują nad kulturami komórek borówki brusznicy, truskawek i maliny moroszki, zapytał, jak smakują. W końcu są one po prostu owocem rośliny, hodowanej raczej w hodowli komórkowej niż na winorośli lub krzaku. Odpowiedź jego kolegów? „Nie wiemy. W laboratorium nie powinieneś nic jeść - mówi Reuter.
Jego pytanie wywołało rozmowę o tym, jak by to było hodować hodowle komórek roślinnych, które można jeść w formie hodowli komórkowej - i ostatecznie doprowadziło go do spróbowania komórek. Obecnie komórki roślin są używane jako chemiczne „fabryki” leków, kosmetyków, a nawet niektórych środków aromatyzujących i barwiących żywność. Na przykład hodowany szafran był używany zarówno do smaku, jak i koloru żywności: krokus produkujący szafran można zbierać tylko przez około tydzień każdego roku, głównie w Iranie, i ma niską wydajność, co czyni go najdroższą przyprawą na świecie, natomiast hodowany szafran można produkować przez cały rok. Ale w tych zastosowaniach chemikalia są wydobywane z komórek roślinnych. Reuter mówi, że pomysł wykorzystania ich w stanie obecnym był już wcześniej „jednak zawsze zakładano, że cena będzie zbyt wysoka, ponieważ zakładaliśmy, że będziesz musiał je hodować w bioreaktorach w laboratorium”.
Zespół Reutera wpadł na nowy pomysł: co, jeśli zwykłe osoby pracujące poza laboratorium mogłyby hodować komórki roślinne na żywność? Rozpoczęli projekt przy użyciu niektórych kultur komórek jagodowych z laboratorium, w tym jagód arktycznych pochodzących z Finlandii.
Komórki borówki brusznicy na łyżce. (Heiko Rischer) W końcu komórki roślinne, takie jak te, które można znaleźć w jedzonych jagodach, wymagają stosunkowo niewiele do wzrostu: wystarczy minerały ze środowiska, woda i cukier, aby zastąpić to, co tradycyjna roślina zrobiłaby w wyniku fotosyntezy. To, co wytwarzają z tych prostych składników, to wiele pożytecznych mikroelementów, które można jeść w pysznej formie: aromatyczne, jaskrawo kolorowe komórki roślinne, które mają konsystencję podobną do puree owocowego i można je dodawać do żywności, takiej jak jogurt lub koktajle. „Po prostu zmieniliśmy sposób myślenia o kulturach komórkowych. Myśleliśmy o nich jako o fabrykach komórek dla farmaceutyków - mówi Reuter. „Ale nagle zaczęliśmy postrzegać je jako artykuły spożywcze”.
Zespół falował, gdy pod koniec 2016 roku wydał prototyp pod nazwą CellPod. Ich domowy bioreaktor ma rozmiar lampy stołowej i może wytwarzać około dwóch filiżanek kultury komórkowej co tydzień, w niezależnej plastikowej torbie. Użytkownicy wkładają worek zawierający rozrusznik komórek, dodają wodę i włączają bioreaktor. Utrzyma kulturę w optymalnych warunkach wzrostu. Komórki można dodawać do koktajli, mieszać z jogurtem lub jeść samodzielnie jako suplementy, mówi Reuter
Użytkownik dodaje „kapsułkę” komórki roślinnej i wodę do domowego bioreaktora. (Niko Räty) Kiedy w końcu próbował wypróbować kulturę, był rozczarowany: całe komórki roślinne mają „bardzo łagodny, neutralny smak”, mówi. „Komórki mają wokół siebie ten rodzaj celulozowej ściany, więc są niejako kapsułkami z dobrymi rzeczami”.
Zespół rozwiązał ten problem, robiąc to, co Reuter nazywa „zacięciem komórki”, dosłownie miażdżąc komórki, aby uwolnić ich smaczne wnętrze. W tym momencie bioreaktor nie robi tego samego, ale Reuter mówi, że otrzymał dobre opinie od chętnych członków społeczeństwa, którzy zgłosili się na ochotnika, by zostać testerem smaku. Mówi, że ludzie wydają się wygodniej z ideą hodowli komórek roślinnych niż z ideą hodowanego mięsa - w końcu pomysł uprawy roślin w domu jest znajomy.
Truskawkowy „dżem komórkowy”. (Fińskie Centrum Badań Technicznych VTT) Kiedy Niko Räty, absolwent szkoły projektowania, został zatrudniony do zaprojektowania domowego bioreaktora, początkowo myślał, że będzie projektował mały ogród stołowy. Kiedy zrozumiał, na czym polega projekt, zauważył potrzebę projektu, który wyglądałby znajomo i łatwo. Poza piwem warzonym w domu i domową fermentacją - rzeczy, które opierają się na bakteriach naturalnie fermentujących, a nie na komórkach normalnie hodowanych w roślinie - bioreaktory znaleziono głównie w laboratoriach. Räty wykorzystał swoje doświadczenie w projektowaniu mebli, aby stworzyć małą kapsułkę o zaokrąglonych krawędziach, która przypomina lampę. Mówi, że chciał, aby zaawansowane technologicznie urządzenie pasowało do kuchni, „żeby nie było tak straszne”. Zaprojektował go również z oświetleniem roślinnym, aby właściciele mogli uprawiać zioła wokół niego.
„Naprawdę mam nadzieję, że ludzie wrócą do centrum produkcji żywności” - mówi Räty. Zaprojektował bioreaktor domowy, aby pomóc ludziom poczuć się bardziej związanymi ze swoją żywnością. Räty przewiduje, że będzie to centrum małego ogrodu domowego, który dałby ludzie mają łatwy dostęp do świeżych produktów ze źródła. Może to być coś w rodzaju „Spotify produkcji żywności”, gdzie można otrzymywać różne komórki roślinne z subskrypcji, aby hodować różne produkty. Jako twórca, nowość projektu jest ekscytująca on, ale jego potencjał do promowania dobrych praktyk ochrony przyrody jest również ważny, mówi.
Chociaż to wszystko może brzmieć dziwnie dla kogoś przyzwyczajonego do jedzenia owoców uprawianych na winorośli lub krzaku, z innej strony jest to po prostu inny rodzaj rolnictwa - a przecież ludzie od tysięcy lat zwiększają plony dzięki starannej hodowli i uprawie roślin. . Poza bezpośrednimi korzyściami wynikającymi z dostarczania poza sezonem żywności pochodzącej z bliskich domów, rolnictwo komórek roślinnych może pozwolić nam hodować rośliny o wysokiej wartości odżywczej, których obecnie nie można hodować na żywność.
Reuter twierdzi, że rozszerzenie diety człowieka jest istotną częścią tego pomysłu. Z prawie 400 000 gatunków roślin, pomijając porosty i glony, ludzie jedzą tylko około 3 000. Tylko kilka z nich stanowi większość tego, co jest uprawiane i konsumowane, zwane „podstawowymi uprawami”, a zmiany klimatu zagrażają ich zdrowiu. „Używamy niewielkiej części różnorodności, z której moglibyśmy korzystać”, mówi. Technologia bioreaktorów na małą skalę może to zmienić, umożliwiając ludziom hodowanie komórek roślinnych z wcześniej trudnych lub niemożliwych do uprawy, ale pożywnych roślin. Arktyczne rośliny jagodowe znajdują się na szczycie listy VTT: arktyczne jeżyny, kamienne jeżyny i maliny moroszki były jednymi z pierwszych hodowanych w bioreaktorze. Rośliny te, przystosowane do przetrwania w niesprzyjających warunkach, zawierają wysoki poziom składników odżywczych. Trudno jest je uprawiać poza Arktyką i nie można ich uprawiać poza pewnymi porami roku. Wiele jagód jest również bardzo małych, co komplikuje zbiory.
Zespół VTT bada obecnie właściwości chemiczne kultur komórek roślinnych w porównaniu z „tradycyjnymi” roślinami i jagodami. „Hodowane komórki nie są identyczne z odpowiadającymi im roślinami lub częściami roślin, z których są wytwarzane”, mówi Reuter. „Wytwarzają wiele cennych złożonych biomolekuł wytwarzanych przez same rośliny, ale wiele razy w różnych składach.”
Gotowe do wypróbowania kultury komórkowe, które zostały przekształcone w „dżem komórkowy”. Od lewej do prawej: komórki zielonej truskawki, komórki szkarłatnej trawy, arktyczne komórki jeżyny, komórki tytoniu, komórki maliny moroszki i komórki czerwonej truskawki. (Fińskie Centrum Badań Technicznych VTT) Inżynier z University of Bath, Marianne Ellis, mówi o bioreaktorze: „To bardzo dobry pomysł, jeśli chodzi o rozmiar”. Ellis, który pracuje nad projektem bioreaktora, uważa, że mała skala urządzenia zespołu VTT jest bardziej osiągalna niż skala, która byłby wymagany do produkcji przemysłowej. Ale dostrzega także potencjalne trudności w pomaganiu użytkownikom domowych bioreaktorów w tworzeniu kultur, takich jak utrzymanie sterylności w bioreaktorze i utrzymanie wystarczająco niskich kosztów zaopatrzenia. „Naprawdę nie mamy jeszcze oszacowania kosztów”, mówi Reuter. Zespół dąży do tego, aby pojedyncza porcja komórek kosztowała mniej więcej tyle samo, co porcja konwencjonalnych jagód - niezależnie od tego, czy kosztem jest zakup kapsułki na maszynę domową, czy zakup wcześniej wyhodowanej porcji komórek.
Zarówno Ellis, jak i Reuter dostrzegają środek: hodowle komórek roślinnych „mikrobrewrowane” dostępne u lokalnego sprzedawcy, które wytwarzają coś w rodzaju koktajli. Reuter twierdzi, że końcowy format bioreaktora pozostałby mniej więcej taki sam, po prostu powiększony. Oznacza to, że bioreaktory byłyby większe, ale wciąż bardzo małe według standardów przemysłowych.
To obiecujący eksperyment w przyszłości żywności. Reuter mówi, że ludzie są podekscytowani potencjałem odżywczym niedostępnych wcześniej jagód, ale także potencjałem smakowym. „Uważam, że celem nie powinno być sprawienie, by smakowało jak [jagoda]” - mówi - „ale aby wykroczyło poza to”.
VTT wciąż pracuje nad projektem i ma nadzieję znaleźć nabywcę, który wprowadzi go na skalę komercyjną. Tymczasem dochodzi do sedna różnicy, którą odkryli między hodowanymi komórkami roślinnymi a komórkami wyhodowanymi z rośliny: kiedy Reuter w końcu skosztował owoców swojej pracy, stwierdził, że często nie smakowały jak roślina, z której zostały wyhodowane. Na przykład dżem z komórek truskawek, wykonany z niezróżnicowanych komórek roślinnych, a nie z komórek jagodowych, smakuje bardziej jak borówka brusznica, mówi. Kultura arktycznego jeżyna ma drzewny smak, a niektóre inne kultury smakują trochę jak kapusta.
„Nie tylko rozmnażamy tę roślinę w bioreaktorze, ale hodujemy zupełnie inny rodzaj„ jagody ”, mówi Reuter.
