В непрекращающихся поисках устойчивых и экологически чистых альтернатив мясу и другим животным белкам исследователи остановились на новом продукте, который только усугубляет наше погружение в антиутопический научно-фантастический сюжет. Опубликованная в Nature Communications работа рассказывает о том, что новым любимым блюдом человечества может стать генетически модифицированная плесень.
Исследование, проведенное учеными из Лоуренсовской Беркли национальной лаборатории, демонстрирует, как плесень Aspergillus oryzae (также известная как плесень кодзи, которая играет важную роль в японской кухне) можно усовершенствовать с помощью биоинженерии для повышения его питательной ценности и привлекательности вкуса в качестве заменителя мяса. Модифицируя геном микроскопического гриба с помощью передовых инструментов синтетической биологии, исследователи смогли увеличить производство ключевых питательных веществ и вкусовых молекул, приблизив его к имитации вкуса и текстуры настоящего мяса.
Плесневый гриб A. oryzae, или кодзи, давно использовался в ферментированных продуктах, и недавно привлек внимание как потенциальный строительный материал для клеточного сельского хозяйства и производства альтернативных белков. Однако, как и многие другие грибы, используемые в пищевой промышленности, он имел врожденные ограничения в питательности и вкусе. Чтобы преодолеть тот факт, что эта плесень по сути отвратительна на вкус, исследовательская группа разработала комплексный инструментарий синтетической биологии для кодзи.
Используя систему генного редактирования CRISPR-Cas9, позволяющую вносить точечные геномные модификации, исследователи первоначально нацелились на повышение производства эрготионеина – мощного антиоксиданта с потенциальными оздоровительными свойствами – в грибном мицелии. Путем сверхэкспрессии исходных генов биосинтеза эрготионеина в грибе им удалось достичь уровней, намного превышающих те, что содержатся в вешенках – нынешнем главном диетическом источнике эрготионеина.
Затем, прямо как в антиутопической научной-фантастике, команда взялась за задачу создания более мясного вкуса и внешнего вида. Они сконструировали гриб для перепроизводства гема – железосодержащей молекулы, ответственной за характерный вкус и цвет красного мяса. Модулируя экспрессию ключевых ферментов путем биосинтеза гема и введя гем-связывающий белок, они повысили внутриклеточный уровень гема до 40% от того, что содержится в ведущих растительных заменителях мяса, включающих гем для вкуса и цвета.
Поразительно, но штамм с повышенным содержанием гема приобрел отчетливый красный цвет и мог быть легко преобразован в настоящую альтернативу мяса с минимальной обработкой. Что отличает его от используемых растительных белков, которые часто требуют значительной очистки и добавок.
Изготовление мяса из формы
“Эти организмы использовались веками для производства пищи, и они невероятно эффективны в преобразовании углерода в широкий спектр сложных молекул, включая те, которые было бы почти невозможно получить с помощью классических пивных дрожжей или кишечной палочки, – отметил старший автор Джей Кислинг, старший научный сотрудник Беркли. – Раскрывая потенциал плесневелого гриба кодзи через разработку этих инструментов, мы открываем огромную новую группу, которую можно использовать для изготовления пищевых продуктов, ценных химических веществ, энергонасыщенного биотоплива и лекарств. Это захватывающее новое направление для биопроизводства”.
Когда глобальная продовольственная система сталкивается с растущим давлением из-за изменения климата, деградации окружающей среды и роста населения, разработка устойчивых и питательных альтернатив пищевым продуктам животного происхождения является критически важной задачей. Грибы с их быстрым ростом, способностью процветать на дешевых субстратах и высоким содержанием белка обладают огромным потенциалом в качестве платформы для производства альтернативных белков.
Хотя важно признать, что это исследование представляет собой ранний доказательный концепт и потребуется дальнейшая оценка безопасности, масштабируемости и потребительской приемлемости полученной грибной биомассы, в антиутопическом мире, который мы медленно, но неуклонно создаем для самих себя, на нашей тарелке скоро может оказаться мясо из плесени.
“Мы думаем, что есть большой простор для исследования текстуры, варьируя волокнистую морфологию клеток. Так что, мы могли бы запрограммировать структуру волокон, чтобы они были длиннее, что придаст более мясное ощущение. А затем можно подумать и об усилении липидного состава для улучшения мягкости и дополнительной питательности”, – пояснил биоинженер Вайю Хилл-Майни, в настоящее время работающий с командой из Беркли над тем, как готовить эту новую “пищу”. “Меня очень воодушевляет перспектива того, что мы можем дальше изучить гриб и поэкспериментировать с его структурой и метаболизмом для производства пищевых продуктов”.
Без сомнения, это исследование знаменует собой значительный шаг вперед в поисках устойчивых альтернатив мясу. Синтетическая биология и потенциал съедобных грибов могут приблизить нас к такому будущему, в котором питательные, экологически чистые альтернативные белки станут доступны всем. Но ничто так не поможет по-настоящему ощутить “мясоподобный опыт”, как кусок настоящей говядины.
Читайте также: Грибок научился заражать человека, распространяя “корневидные нити”