从实验室走来的细胞农业

张驰

现在是享受美食的时间——你的面前放着一份上好的牛扒，还有一份更昂贵的、在实验室“养”出来的牛肉。两份牛肉都散发着令人垂涎欲滴的香味，看起来都相当可口，而你只能选其中一份，你的选择是什么？大多数人可能会选前者，毕竟在大多数人的观念里，自然的才是好的。然而，随着人口数量增加，传统农业是否还能满足人类的需求？一些研究人员已经开始将农业生产搬到了实验室，利用更环保的方式生产更安全的食物，这被称为“细胞农业”。

    没有牛的牛肉，

没有奶牛的牛奶

细胞农业其实就是在实验室中用细胞培养物培育农产品，虽然这是一门新兴的科学学科，但是相关技术早在20世纪就开始应用了，只不过，那时并不是用来生产食物。让细胞农业被世人所知的，应当属2013年那个成本33万美元的牛肉汉堡了，這个汉堡中夹着的正是世界上第一块由实验室中养出来的牛肉制成的肉饼（2017年时，这种汉堡的价格已经降到了11.36美元）。但是普通人除了感叹它的价格贵之外，可能也会有疑虑——这种东西真的能吃吗？它是用什么做的？

其实，简单来说，“养出”一块汉堡中的牛肉饼的材料就只有牛细胞、营养液。研究人员会先从牛的肌肉中提取“肌卫星细胞”， 这是肌肉的干细胞。肌卫星细胞是非常“能干”的细胞，当动物的肌肉受伤时，它们能够帮助产生新的肌肉组织，也正因为这个特性，肌卫星细胞非常适合用于培育肉。

这些细胞被检测过后会被放入一个生物反应器中，其中含有营养物质和细胞生长因子的培养基。培养基为肌卫星细胞的生长创造有利的条件，使它们像在动物体内一样进行增殖。在反应器中，一个肌卫星细胞小样本能增殖到数万亿个细胞。当我们想要这些细胞分化为肌肉细胞时，只需停止给它们添加生长因子，它们就会自行分化。肌肉细胞自然融合形成“肌管”，这是一种不超过0.3毫米长的原始肌肉纤维，接着就可以将肌管置于含有99%水分的凝胶中，这有助于细胞形成肌肉纤维的形状。肌肉细胞天生的收缩性使它们开始变大，长成一小股肌肉组织。

以现在的技术，还不能在实验室中获得足够厚的肉片，因为当肌肉组织变厚时，就很难保证每个细胞的正常生长，因此如果想得到一块肉饼，只能将肌肉组织叠加在一起。据估算，用从一头牛身上获得的样本，可以产生8亿股肌肉组织（大约可以制造8万个标准大小的汉堡中的肉饼）。

当然啦，细胞农业的生产也不一定只用活的或者曾经活的细胞，也可以用微生物。以牛奶为例，牛奶由不同的蛋白质和脂肪混合而成，现在的细胞农业技术能用微生物来生产这些成分，比如要生产牛奶中的酪蛋白（牛奶中的关键蛋白质），可以将奶牛的酪蛋白基因植入酵母中，酵母就能生产出酪蛋白。而其他成分也能用这样的方法生产出来，最后，只需将各种成分按照一定比例混合，就得到了没有奶牛参与的牛奶了。

未来食物的希望？

不可否认，细胞农业具有诸多优点，但是它真的是未来人类食物的希望吗？

如何培育肉？

对肉的需求

从对环境的影响来说，在实验室中生产食物似乎可以避开许多问题，比如不需要大片的土地，不需要消耗大量的水和能源，一些研究数据似乎也证实了这一点。在一项研究中，数据显示仅全球畜牧业所产生的温室气体排放量就占了所有排放量的18%左右。而在另一项研究的结果显示，细胞农业生产一吨牛肉所需要的土地、消耗的水和能源，只有生产同等重量牛肉的畜牧业所需土地的1%，所需水4%和一半左右的能源。而且，细胞农业也减少了饲养动物对环境的破坏。

从食物的安全性来说，细胞农业生产的食物似乎具有很高的安全性。比如生产过程不像传统农业一样使用抗生素，可以减少抗生素对食用这些农产品的人类的影响;细胞农业也不需要养殖和宰杀动物，这可以减少食物被大肠杆菌、沙门氏菌等有害菌污染食物。

不过，太干净也会带来新问题。天然的肉中具有特定的微生物群，这些微生物比外来的有害菌更具竞争力，可以防止有害菌滋生。而细胞农业生产出来的肉虽然是无菌的，但是这种肉对细菌来说更具吸引力，更容易滋生细菌，其中就可能包含有害菌，引发食物中毒。

而另一个重要的问题是——实验室生产的食物不那么好吃。我们都知道，在一种食物中，味道由不同种类的组织合作贡献，比如肉不只是纯肌肉，它还含有脂肪，其中的脂肪让它在被烹饪后散发出具有诱惑力的味道。而现在通过细胞农业生产的牲畜的肉主要是由肌肉构成，并且培育出来的还只是肌肉组织，要得到一整块肉，只能将肌肉组织压在一起。这样自然得不到天然的肉的味道和口感。

看来，细胞农业要取代传统农业，还有许多问题需要解决。但不管怎样，一个严峻的问题摆在我们面前——全球人口正在不断增加，预计到2050年，全球人口数量将达到90～110亿。到那时，我们还能靠传统农业来养活这么多人吗？

因此，如今越来越多的科研机构和企业加入到发展细胞农业的队伍中，有预测显示，到2040年，细胞培育的肉将占全球消费的肉类总量的35%，而天然养殖肉类将降至40%。随着技术的发展，或许在这样的关键时刻，细胞农业将脱颖而出，成为解决人类食物的“超人”。