为可持续的未来培育肉类

美国人喜欢他们的肉。根据联合国粮食及农业组织的数据，美国人平均每年消耗超过270磅的肉类。约翰霍普金斯宜居未来中心报告称，在上个世纪，美国人的肉类消费量翻了一番。在国际范围内，美国人是世界上最大的肉类消费国之一，是全球平均水平的三倍多。

除了增加健康并发症的风险——增加心脏病、糖尿病和肺炎的风险——肉类消费还带来了一些生态问题，例如对土地使用和供水的威胁。畜牧业是世界上最大的土地资源使用者，80%的农业用地用于生产动物饲料。除了土地，生产一公斤(2.2磅)红肉需要超过15,400升(超过4,000加仑)的水。

说得客气一点，随着地球人口的持续增长——根据一些估计，到2040年将达到90亿人——我们将需要增加50%的食物，进而需要更多的土地和水来生产这些食物。

还有其他选择，比如少吃肉，或者完全不吃肉或动物产品。然而，UVM工程生物材料研究实验室(EBRL)的研究人员正在探索另一种替代方案：人造肉。

EBRL主任RachaelFloreani博士说：“我们创建和测试可用于研究再生医学、食品安全和工程测试标准的材料。”“我在学生开辟的道路上分叉的能力令人难以置信。通过人工培育的肉类，它是关于尝试创造更多的方式为世界人民提供营养食品。”

其中一种解决方案是用于肺穿刺的柔性伤口密封剂。

“我们将与医生和外科医生合作，看看患者是否存在未满足的需求，”博士IrfanTahir说。EBRL的候选人和新收获研究员说。“例如，以前的EBRL项目是用于肺穿刺的伤口密封剂。如果有人的肺被刺破，我们会制造一种生物材料，一种创可贴，随着肺的扩张和收缩，生物材料也会扩张和收缩。”

虽然EBRL通常将组织工程用于医学领域，但Tahir的研究一直集中在培养肉上，特别是细胞支架，即帮助肉细胞生长的结构。

为了培养肉，必须从动物身上获取细胞，通常是在动物处于麻醉状态时进行肌肉活检。Tahir进行肌肉活检——其中包括结缔组织和细胞外基质等其他元素——并分离细胞，使细胞生长和繁殖，直到它们的数量在短短几天内达到数百万。一旦足够的细胞生长出来，它们就会被应用到支架上。

“脚手架重建了细胞在动物体内生长的微环境。我们的实验室在脚手架方面拥有专业知识，”塔希尔说。“我们设计了水凝胶和其他有利于细胞生长的材料。”

脚手架是用胶原蛋白建造的，胶原蛋白通常是从动物身上采集的，这违背了人工培育肉类的最终目标：在不杀死动物的情况下种植肉类。收获这些材料也是不可持续的。相反，Tahir专注于使用藻酸盐，一种在棕色海藻中发现的聚合物。他和Floreani最近发表了一篇开源论文，探讨了如何机械控制支架。

“如果我们想大规模生产人造肉，我们需要可扩展的材料，”塔希尔说。“例如，我们需要转向更可持续的来源，例如海藻，它可以在淡水和咸水中生长，而不是从数百万动物中提取胶原蛋白作为支架。”

Tahir解释说，其他研究人员正在使用草、豆腐甚至菠菜叶等材料搭建脚手架。

虽然人造肉具有整体道德利益，但在开发和培养细胞以供消费方面存在一些障碍。一旦细胞从活检中分离出来，它们就会被喂入液体培养基以促进生长。

“液体培养基的来源称为FBS，胎牛血清，来自小牛。它以不道德的方式获得，而且非常昂贵，但效果很好，因为它是一种能让婴儿成长的营养汤，“塔希尔说。“这种营养汤含有生长因子、胰岛素，以及细胞生长和茁壮成长所需的一切。该领域正在尝试取代它。即使在我们的实验室里，我们也在研究替代品，这样我们就不会必须以残酷的方式获得它。”

Tahir和EBRL与MultusMedia和FutureFields等组织合作，为培养细胞获取符合道德标准的、无抗生​​素的生长因子。

人造肉领域是不断发展的细胞农业领域的一部分，Floreani完全支持这一运动。

“我们将没有足够的空间来种植食物，无论是养活人们的动物还是植物。这个数字是惊人的，”弗洛雷亚尼说。“当我考虑从通过组织工程制造软骨到培养肉类时，这可能是这项技术解决国家安全问题的驱动力。”

确保安全健康的食物来源符合国家安全的利益。9月，拜登总统发布了一项行政命令，推进生物技术创新，以实现“可持续、安全和可靠的美国生物经济”。

“我的政府的政策是协调整个政府的方法，以推动生物技术和生物制造在健康、气候变化、能源、粮食安全、农业、供应链弹性以及国家和经济安全方面的创新解决方案，”行政命令宣读。“尽管目前这些技术的力量在人类健康方面最为突出，但生物技术和生物制造也可用于实现我们的气候和能源目标、改善粮食安全和可持续性、保护我们的供应链以及发展经济遍及整个美国。”

素食主义者塔希尔除了为美国人和世界确保更安全的肉类来源外，最终还希望结束对数百万动物的屠杀。

“如果这成功了，那么也许我们将拥有一个我们不必为了获得肉而杀死动物的世界，”塔希尔说。“我们离这种情况还很遥远，但为实现这一目标进行基础研究很重要。”