2030年人類將在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式上遇到難題 晚上吃雞可能會(huì)越來(lái)越難

從喬治·A·羅梅羅的《活死人之夜》開始，僵尸（Zombie）就成為好萊塢的「常駐嘉賓」，一路從 B 級(jí)片打拼到超級(jí)大片。在廉價(jià)的血漿刺激之外，有心理學(xué)家分析「僵尸類型片」背后的恐懼核心是擔(dān)心資源枯竭。而在所有恐懼中，對(duì)食物不足的恐懼可能是最普遍的。

根據(jù)相關(guān)報(bào)告，全球人口將在 2050 年從目前的 75 億增長(zhǎng)到 98 億，同時(shí)，人們對(duì)糧食的需求將比現(xiàn)在增加 70%。更多的糧食需求，代表更多的糧食種植和擴(kuò)大畜牧業(yè)規(guī)模。而如果依照目前的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式，人類將在 2030 年遇到難題。

技術(shù)的進(jìn)步帶動(dòng)了現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，而充足的食品則讓地球人口持續(xù)增長(zhǎng)，而如何解決隨之而來(lái)的糧食短缺問(wèn)題，也要由技術(shù)來(lái)解決。除了進(jìn)一步提高農(nóng)業(yè)水平，也有不少科學(xué)家和公司在致力于用生物技術(shù)來(lái)「種植」蛋白質(zhì)食物如肉類和奶類，其中美國(guó) SOSV 基金成立的 Indie Bio 孵化器，就投資了數(shù)家以「制造食物」為己任的生物科技公司。

由極客公園前沿社舉辦的 9 月「超頻之旅」活動(dòng)中，頂樓將對(duì)話 SOSV 基金，并將參與 Indie Bio 孵化器旗下的數(shù)家生物科技公司的 Demo Day 活動(dòng)，深入了解這些初創(chuàng)公司如何利用細(xì)胞計(jì)數(shù)「種植」魚肉、雞肉以及牛奶等食品，以及這些食品將在何時(shí)被端上我們的餐桌。

「晚上吃雞」可能會(huì)越來(lái)越難

現(xiàn)代技術(shù)的興起，一個(gè)最顯著的作用就是大幅提高人們的壽命，同時(shí)降低了死亡率，最直接的結(jié)果就是全球人口激增。根據(jù)專業(yè)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到 2050 年地球人口將從現(xiàn)在的 75 億增加到 98 億，人類對(duì)于食物的需求將比現(xiàn)在上升 70%。同時(shí)，數(shù)據(jù)顯示，近 90% 的城市人口增長(zhǎng)將集中在非洲和亞洲，其中到 2050 年僅中國(guó)、印度和尼日利亞就將增加 9 億城鎮(zhèn)居民。

經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和城鎮(zhèn)化推動(dòng)了飲食結(jié)構(gòu)變遷，人們從食用谷物轉(zhuǎn)向食用更多的肉類和奶制品。國(guó)際食物政策研究所的研究表明，2005 至 2015 年間，在食物消耗總量中，谷物的比例下降了 12%，而肉和魚類的比例提高了 8%，奶制品和蛋類則增加了 30%。簡(jiǎn)言之，人類不僅越來(lái)越多，而且大家都想「每晚吃雞」。

為了滿足人們的肉類需求，目前有 200 億只雞，15 億頭牛和 10 億只羊占領(lǐng)著地球有四分之一的土地、吃掉了世界 30％的農(nóng)作物、消耗著大量的淡水：獲得一公斤的牛肉大約需要消耗約 15000 升淡水，而收獲一公斤的玉米或小麥只需要 1500 升。它們產(chǎn)生的廢棄物對(duì)環(huán)境氣候也毫無(wú)裨益，根據(jù)聯(lián)合國(guó)糧食及農(nóng)業(yè)組織 （FAO） 的統(tǒng)計(jì)，家畜產(chǎn)生的廢氣占全部人為溫室氣體的 14.5％。

這還只是目前的情況，如果要滿足未來(lái) 98 億人口的需求，意味可能需要擴(kuò)大農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)的規(guī)模，而后者會(huì)加劇地球環(huán)境的惡化。專家預(yù)測(cè)，如果不改變現(xiàn)在的生產(chǎn)方式，人類將在 2030 年遇到困難。而面對(duì)這樣一個(gè)困境，近些年出現(xiàn)的「細(xì)胞農(nóng)業(yè)」或者是一個(gè)有潛力的解決方案。

價(jià)值三十萬(wàn)美元的漢堡

2009 年，來(lái)自斯坦福大學(xué)的 Pat Brown 利用自己的學(xué)術(shù)休假，開始對(duì)人類食物可持續(xù)性進(jìn)行研究。2 年后，Brown 創(chuàng)立 Impossible Foods 公司，并將一群科學(xué)家、專業(yè)廚師和食品專家招致麾下，致力于研究一個(gè)難題——讓肉有「肉味」的秘訣。團(tuán)隊(duì)最終的答案是血紅蛋白（heme），一種血液中用于運(yùn)載氧氣的分子。他們使用發(fā)酵技術(shù)來(lái)制造豆血紅蛋白載體蛋白質(zhì)，后者成為公司的產(chǎn)品，Impossible 漢堡的重要成分，其他還有椰子、土豆和小麥。現(xiàn)在這款漢堡已經(jīng)發(fā)在加州、紐約和內(nèi)華達(dá)以及德州上架，公司也已經(jīng)融資 2 億美元。

無(wú)獨(dú)有偶，2013 年荷蘭 Maastricht 大學(xué)的生物學(xué)家 Mark Post，他制造的「人造肉漢堡」在媒體中激起巨大反響。團(tuán)隊(duì)在標(biāo)準(zhǔn)的組織培養(yǎng)皿中制造出幾束牛的肌肉。他們?cè)谀z筒周圍種下肌肉細(xì)胞，在凝膠周圍造出一圈一圈的肌肉。他們用番紅花和甜菜，給制造出的 2000 束牛肉上色后，請(qǐng)專業(yè)大廚將其制作成漢堡，當(dāng)然也加入了一些平常漢堡使用的佐料。專家表示確實(shí)很像肉，就是太干了——因?yàn)樵?Post 的培育中不能生成脂肪細(xì)胞。

Mark 的漢堡制作花費(fèi) 3 個(gè)月，三十二萬(wàn)五千美元，為了這個(gè)天價(jià)漢堡買單的還有谷歌的聯(lián)合創(chuàng)始人謝爾蓋·布林。Post 后來(lái)創(chuàng)建公司 Mosa Meat，將自己的「人造肉」?jié)h堡商業(yè)化。

上述兩個(gè)例子都證明一件事，人們?cè)诔赃@些「人造肉」時(shí)已經(jīng)不再直接吐掉，不過(guò)問(wèn)題是這些食品什么時(shí)候能走向主流？

如何在實(shí)驗(yàn)室「種植」牛肉

像 Mosa Meat 和 Impossible Foods 這樣利用細(xì)胞技術(shù)制作出來(lái)的肉類，人們通常稱其為「種植肉」、凈肉或者細(xì)胞農(nóng)業(yè)。但其實(shí)，不管牛肉、魚肉還是鴨肉，它們的「種植」方法都差不多。

開始，我們需要一個(gè)動(dòng)物的細(xì)胞樣本，研究者從這個(gè)樣本中分離出自我復(fù)制細(xì)胞，這些細(xì)胞可能是那些可以做胚胎的，或者誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞，或者更分化的細(xì)胞，用來(lái)生成肌肉纖維的肌衛(wèi)星干細(xì)胞。研究者在生物反應(yīng)器中培養(yǎng)這些細(xì)胞，然后在區(qū)分為肌肉和其他細(xì)胞，用來(lái)制造可用來(lái)食用的商品。

識(shí)別或者創(chuàng)造細(xì)胞株是一個(gè)挑戰(zhàn)，北卡羅來(lái)納大學(xué)的肌肉生物學(xué)家 Paul Mozdziak 培育了一個(gè)持續(xù)增殖的火雞肌衛(wèi)星細(xì)胞株。這些細(xì)胞展現(xiàn)出端粒體，他判斷細(xì)胞將會(huì)在培養(yǎng)皿中繼續(xù)分裂。2016 年，Paul 的學(xué)生利用新殺火雞的組織培育細(xì)胞。Paul 認(rèn)為，如果這些細(xì)胞能夠持續(xù)超過(guò) 100 代，那么它們就是可持續(xù)增殖的，其他科學(xué)家就可以利用這些細(xì)胞來(lái)制造培養(yǎng)肉。

但肉可不僅僅是肌肉而已，它還包含了連接組織、神經(jīng)和脂肪細(xì)胞等元素，全都有序的組成在一起。動(dòng)物被宰殺后，缺乏氧氣的細(xì)胞轉(zhuǎn)化為無(wú)氧糖酶解，制造乳酸降低組織的 PH 值，這個(gè)過(guò)程激活了用來(lái)降解蛋白質(zhì)的酶，使得肌肉更軟?，F(xiàn)在制作的肉制品還只是肉餡、肉丸子和雞塊這樣的形態(tài)，也有制作雞柳的。如果想要制作一個(gè)大理石牛排，他們必須研發(fā)一個(gè)支架，來(lái)讓組織按照一定形狀生長(zhǎng)。有公司也在嘗試使用 3D 打印技術(shù)，來(lái)安排各種細(xì)胞的排列。

根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，相同數(shù)量的牛肉，使用傳統(tǒng)養(yǎng)殖法和細(xì)胞技術(shù)花費(fèi)的能源是相同的，但是后者在土地占用和水資源上相對(duì)只有前者的 10%。

如何孵化「后現(xiàn)代農(nóng)業(yè)公司」

可以看出，使用細(xì)胞技術(shù)制作非動(dòng)物類肉制品已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)，不過(guò)這不代表我們很快就能在家旁邊的超市里看見這些食物?！讣?xì)胞農(nóng)業(yè)」要面臨的第一個(gè)難題，就是成本高居不下。雖然現(xiàn)在已經(jīng)不再需要 30 萬(wàn)美元生產(chǎn)一個(gè)漢堡，但是 Mosa Meat 的人造牛肉每磅的成本依然要 18000 美元，據(jù)說(shuō)在未來(lái)可能降到 2500 美元。但這個(gè)價(jià)格依然非常高，即便上市也只能走超高端路線。

拋開高昂成本，即便消費(fèi)者能夠買得起這些高端的「人造肉」，他們是否能接受這些「細(xì)胞農(nóng)產(chǎn)品」還是個(gè)問(wèn)題。此前有專業(yè)人士發(fā)起調(diào)研，在 700 名美國(guó)參與者有 65% 的人表示會(huì)嘗試一下「人造肉」，而只有不到 30% 的人表示愿意將其代替真正的肉類食品。據(jù)分析，「人造肉」給消費(fèi)者帶來(lái)的一個(gè)總要印象就是「非自然的」，這也導(dǎo)致人們會(huì)對(duì)這些食品產(chǎn)生抗拒。

當(dāng)然，對(duì)于「細(xì)胞農(nóng)業(yè)」產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，最首要的一個(gè)問(wèn)題，還是找不到投資。這也是為什么 SOSV 基金如此重要，這家位于普林斯頓的風(fēng)險(xiǎn)投資設(shè)立了專門的生物科技孵化項(xiàng)目 IndieBio。IndieBio 為專注在生物科技方面的初創(chuàng)公司提供 25 萬(wàn)美元的種子投資，同時(shí)還提供全套的實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，每個(gè)公司有 4 個(gè)月的時(shí)間來(lái)研發(fā)出自己的目標(biāo)產(chǎn)品。截至目前，IndieBio 已經(jīng)投資了 40 家「細(xì)胞農(nóng)業(yè)」公司，可見公司對(duì)人造食物領(lǐng)域的信心。