يمكن للخشب المزروع في المعمل أن يُغيِّر قواعد اللعبة على الكوكب

قال: "إن الكثير مما ترونه هنا هو تقارب بين الهندسة والبيولوجيا بطرق لم يتخيلها الناس حتى قبل بضع سنوات فقط". جيفري بورنشتاين، المدير الفني لمركز الهندسة الطبية الحيوية في مختبر تشارلز ستارك دريبر.

يقع في كامبريدج، ماساتشوستس، على مرمى حجر من معهد ماساتشوستس الشهير عالميًا. يقوم الحرم التكنولوجي، وهو مختبر درابر غير الربحي، بإجراء أبحاث متطورة من أجل عقود. وفي ستينيات القرن العشرين، ساعدت في تصميم حاسوب التوجيه أبولو الذي وضع رواد فضاء أبولو على سطح القمر، ثم أعادهم سالمين.

المشروع الذي يتحدث عنه بورنشتاين أعلاه هو أكثر ارتباطًا بالأرض، على الرغم من أنه ليس أقل إثارة للإعجاب. في الواقع، إذا سارت الأمور وفقًا للخطة، فليس من المبالغة القول إنها يمكن أن تنقذ الكوكب. الفكرة الكبرى: زراعة أنسجة نباتية في المختبر لإنتاج ما يعادلها نباتيًا اللحوم المزروعة معمليا.

إذا كان هذا يبدو مثيرًا للإعجاب، ولكنه ذو أهمية خاصة، فتخيل التطبيقات المحتملة: فبدلاً من الاضطرار إلى قطع الغابات لإنتاج الأخشاب - لإعطاء شجرة واحدة مثال على الأنسجة النباتية - يمكنك بدلاً من ذلك تنمية المادة بسرعة من خلال عملية كيميائية بطريقة لها تأثير كوكبي أصغر بكثير. يمكنك حتى تعديل خواصه الميكانيكية أو هندسته. تخيل، على سبيل المثال، زراعة طاولة خشبية أقوى في قطعة واحدة صلبة. لا حاجة لزراعة الأشجار أو الطحن أو النقل أو التربة أو ضوء الشمس.

"لدينا هذا الطلب المتزايد على المنتجات والمواد الغذائية مع استمرار النمو السكاني" اشلي بيكويث، زميل دريبر ودكتوراه. وقال المرشح في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا الذي يعمل في المشروع لـ Digital Trends. "في نهاية المطاف، هناك منافسة أكبر بكثير على الأراضي الصالحة للزراعة مما كانت عليه من قبل. وفي مرحلة ما، قد لا تكون الأراضي المتاحة لنا قادرة على توفير كل ما نطلبه منها. نحن بحاجة إلى البدء في إيجاد طرق بديلة وأكثر استراتيجية لإنتاج هذه المواد النباتية.

على غرار اللحوم المصنعة في المختبر

في الوقت الحالي، لا يقوم الفريق بإنشاء جداول كاملة التكوين. وتقوم الشركة بطباعة عينات صغيرة من المواد التي تثبت صحة المفهوم في أطباق بيتري، وتستخدم حاليًا نبات الزينية، وهو جنس من النباتات ضمن عائلة الأقحوان.

ومن أجل إثبات المفهوم المبكر، استخرج الباحثون خلايا حية من أوراق نبات الزينية، ثم قاموا بزراعة هذه الخلايا في وسط نمو سائل. ثم يتم نقلها إلى هلام، حيث يمكن تحفيزها، مثل الخلايا الجذعية، إلى مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا. في إحدى الحالات، يمكن تعديل البنية الصلبة الشبيهة بالخشب التي تمكنت من حثها على أن تصبح، من خلال التحكم في إنتاجها لبوليمر عضوي يسمى اللجنين.

مقارنة اللحوم الخلوية هي المقارنة المناسبة. على مدى السنوات القليلة الماضية، ارتفع عدد الشركات التي تستكشف هذا الفضاء بشكل كبير. من Mosa Meat إلى Memphis Meats إلى عدد كبير من الشركات الناشئة الأخرى الأقل جاذبية والتي لا تعتمد بشدة على الحرف M، لا يوجد نقص في أموال رأس المال الاستثماري المخصصة لحلم زراعة اللحوم في المختبر دون الحاجة إلى خسارة بقرة أو خنزير واحد حياة. هل يمكن أن تكون النباتات هي التالية؟

وقال بيكويث لـ Digital Trends: "أعتقد، بشكل عام، أن القياس جيد إلى حد ما". "ما ننظر إليه هو في الأساس إجراء هندسة الأنسجة في النباتات. نريد زراعة نسيج معزول دون زراعة بقية النبات، بنفس الطريقة التي يعمل بها الأشخاص وتتطلع صناعة اللحوم المزروعة إلى زراعة نسيج معين في البقرة بدلا من زراعة البقرة بأكملها.

وتابعت: "العمل مع الخلايا النباتية يختلف قليلاً عن العمل مع الخلايا الحيوانية". "من ناحية، تميل إلى أن تكون أبطأ في النمو، لكن لديها إمكانات تنموية أكبر بكثير من الكثير من الخلايا الحيوانية البالغة. لدينا الكثير من المرونة لنكون قادرين على التحكم في تطور تلك المزارع الخلوية — على الرغم من أن هذه المزارع، في الوقت المناسب، تستغرق وقتًا أطول قليلاً من مزارع الخلايا الحيوانية لإنتاج المنتج النهائي منتج. ولكن عند مقارنتها بالحالة الطبيعية، حيث قد يستغرق نمو الخشب في الشجرة 20 عامًا قبل أن تكون ذات قيمة اقتصادية، إذا كنا نتحدث عن فترة شهرين، فهذا لا يزال كثيرًا تحسنت."

إمكانيات جديدة

لكن التشابه الأكبر يكمن في الهدف الأوسع الذي يعود بالنفع على الكوكب. وكما تعني اللحوم الخلوية مساحة أقل مطلوبة للماشية، وانخفاض انبعاثات غاز الميثان، والمزيد، فإن النباتات الخلوية ستجلب معها مزايا جديدة صديقة للبيئة.

"أعتقد أننا في بداية دفعة حقيقية للحصول على منتجات قابلة للتحلل الحيوي" لويس فرناندو فيلاسكيز جارسيا، عالم أبحاث رئيسي في مختبرات تكنولوجيا مايكروسيستمز التابعة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والذي يعمل أيضًا في المشروع، قال لـ Digital Trends. "لقد وصل العالم إلى مرحلة يتعين علينا فيها إنفاق موارد وجهد كبيرين للتعامل مع النفايات التي نتعامل معها، مع الأشياء التي لم تعد بحاجة إليها."

أخبر بورنشتاين موقع Digital Trends أن هذا العمل يفتح إمكانيات تصنيع جديدة في هذا المجال - وليس فقط طرق أسهل للتصنيع أشياء نصنعها بالفعل من مواد نباتية، ولكننا نصنع أشياء لا نصنعها حاليًا من هذه المواد حسنًا. يمكن أن يشمل ذلك إنشاء أنواع من المواد الذكية، القادرة على الإصلاح الذاتي أو التكيف مع البيئات المتغيرة مثل النبات.

وقال: "يمكنك صنع شيء يتم تصنيعه عادة باستخدام مواد اصطناعية، ويمكنك صنعه من مواد طبيعية حية". "يمكن أن يكون لذلك فوائد هائلة للبيئة، أليس كذلك؟ فكرة هندسة مادة حية لتحل محل مادة اصطناعية قد لا تكون قابلة للتحلل، والتي قد تبقى في مكب النفايات لآلاف السنين. يمكنك هندسة شيء له الخصائص التي تحل محل تلك المادة الاصطناعية، وجعلها مادة حية.

لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به، ولكن الوعد كبير. وقال بيكويث: "ربما مازلنا بعيدين بعض الشيء، ولكن نأمل ألا يصل الأمر إلى مستوى العقود". "يمكننا أن نرى بعض التطورات المهمة إذا [حصلت هذه المنطقة على الاهتمام الذي تستحقه]. أعتقد أنه يمكنك رؤية تطورات في هذا العقد مهمة جدًا جدًا.

وكانت ورقة تصف العمل نشرت مؤخرا في مجلة الإنتاج الأنظف.