Laboratorijā audzēta koksne var mainīt planētu

"Daudzi no tā, ko jūs šeit redzat, ir inženierzinātņu un bioloģijas saplūšana veidos, par kuriem cilvēki pat pirms dažiem gadiem nebija iedomājušies," sacīja Džefrijs Borenšteins, Charles Stark Draper laboratorijas Biomedicīnas inženierijas centra tehniskais direktors.

Atrodas Kembridžā, Masačūsetsas štatā, tikai akmens metiena attālumā no pasaulslavenā Masačūsetsas institūta. Tehnoloģiju pilsētiņā bezpeļņas Draper Laboratory ir veikusi visprogresīvākos pētījumus gadu desmitiem. Sešdesmitajos gados tas palīdzēja izstrādāt Apollo vadības datoru, kas novietoja Apollo astronautus uz Mēness, un pēc tam tos droši nogādāja atpakaļ.

Projekts, par kuru iepriekš runā Borenšteins, ir kopumā vairāk piezemēts, lai gan ne mazāk iespaidīgs. Patiesībā, ja viss notiek saskaņā ar plānu, nav pārspīlēts teikt, ka tas varētu būt planētas glābējs. Lielā ideja: audzēt augu audus laboratorijā, lai iegūtu vegānisku ekvivalentu laboratorijā audzēta gaļa.

Ja tas izklausās iespaidīgi, bet nišas intereses, iedomājieties iespējamos pielietojumus: tā vietā, lai izcirstu mežus, lai ražotu koksni, augu audu piemērs — jūs varat ātri audzēt materiālu ķīmiskā procesā tādā veidā, kam ir ievērojami mazāka ietekme uz planētu. Jūs pat varētu pielāgot tā mehāniskās īpašības vai ģeometriju. Iedomājieties, piemēram, vienā cietā gabalā izaudzēt stiprāku koka galdu. Nav nepieciešama koku stādīšana, frēzēšana, transportēšana, augsne vai saules gaisma.

"Mums ir pieaugošais pieprasījums pēc produktiem un pārtikas produktiem, jo ​​iedzīvotāju skaits turpina pieaugt," Ešlija Bekvita, Drapera stipendiāts un Ph. MIT kandidāts, kurš strādā pie projekta, pastāstīja Digital Trends. “Galu galā konkurence par aramzemi ir daudz lielāka nekā agrāk. Kādā brīdī mums pieejamās zemes var nespēt nodrošināt visu, ko mēs no tās prasām. Mums jāsāk atrast alternatīvi un stratēģiskāki veidi, kā ražot šos augu izcelsmes materiālus.

Līdzīgi kā laboratorijā audzētai gaļai

Šobrīd komanda neveido pilnībā izveidotas tabulas. Tas drukā sīkus, jēdzienam atbilstošus materiālu paraugus Petri trauciņos, pašlaik izmanto cinnijas augu, kas ir margrietiņu dzimtas augu ģints.

Agrīnās koncepcijas pierādījuma demonstrācijām pētnieki ekstrahēja dzīvas šūnas no cinnija auga lapām un pēc tam kultivēja šīs šūnas šķidrā augšanas vidē. Pēc tam tās tika pārnestas gēlā, tādējādi līdzīgi kā cilmes šūnas var tikt inducētas dažādos šūnu veidos. Stingrā, koka veida struktūra, ko viņiem ir izdevies radīt, vienā gadījumā var mainīt tās stingrību, kontrolējot organiskā polimēra, ko sauc par lignīnu, ražošanu.

Šūnu gaļas salīdzinājums ir piemērots. Dažu pēdējo gadu laikā uzņēmumu skaits, kas pēta šo telpu, ir strauji pieaudzis. No Mosa Meat līdz Memfisas gaļai līdz daudziem citiem, mazāk alliterējošiem jaunizveidotiem uzņēmumiem, kas tik ļoti nebalstās uz burtu M, nav riska kapitāla dolāru trūkums, kas veltīts sapnim par gaļas audzēšanu laboratorijā, kur nevienai govs vai cūka nav jāzaudē. dzīvi. Vai augi varētu būt nākamie?

"Es domāju, ka kopumā analoģija ir diezgan laba," Bekvits sacīja Digital Trends. “Tas, ko mēs skatāmies, būtībā ir audu inženierijas veikšana augos. Mēs vēlamies audzēt izolētu audumu, neaudzējot pārējo augu, tāpat kā cilvēki, kuros strādā kultivētās gaļas nozare vēlas izaudzēt govs noteiktu audu, nevis visu govi.

"Darbs ar augu šūnām ir nedaudz savādāks nekā darbs ar dzīvnieku šūnām," viņa turpināja. "Pirmkārt, tie mēdz augt lēnāk, taču tiem ir daudz lielāks attīstības potenciāls nekā daudzām pieaugušo dzīvnieku šūnām. Mums ir daudz lielāka elastība, lai varētu kontrolēt šo šūnu kultūru attīstību — lai gan laika gaitā šīm kultūrām ir nepieciešams nedaudz ilgāks laiks nekā dzīvnieku šūnu kultūrām, lai iegūtu galīgo produkts. Bet, ja salīdzina tos ar dabisko gadījumu, kad koksnes audzēšana kokā var aizņemt 20 gadus pirms tam ir ekonomiska vērtība, ja mēs runājam par pāris mēnešiem, tas joprojām ir daudz uzlabota.”

Jaunas iespējas

Tomēr lielākā līdzība ir plašākā, planētai labvēlīgā mērķī. Tāpat kā šūnu gaļa nozīmē mazāk zemes, kas nepieciešama mājlopiem, mazāk metāna emisiju un vairāk, šūnu augi radīs jaunas videi draudzīgas priekšrocības.

"Es domāju, ka [mēs esam pašā sākumā], lai iegūtu bioloģiski noārdāmus produktus," Luiss Fernando Velaskess-Garsija, galvenais pētnieks no MIT Microsystems Technology Laboratories, kurš arī strādā pie projekta, pastāstīja Digital Trends. "Pasaule ir nonākusi stadijā, kad mums ir jātērē ievērojami resursi un pūles, lai tiktu galā ar atkritumiem, ar kuriem mēs saskaramies, ar lietām, kas jums vairs nav vajadzīgas."

Borenšteins pastāstīja Digital Trends, ka šis darbs paver jaunas ražošanas iespējas šajā jomā — ne tikai vienkāršākus veidus objektus, kurus mēs jau ražojam no augu izcelsmes materiāliem, bet veidojam objektus, kurus mēs pašlaik neizgatavojam no šiem materiāliem labi. Tas varētu ietvert viedo materiālu veidošanu, kas spēj patstāvīgi salabot vai pielāgoties mainīgajai videi, piemēram, rūpnīcai.

"Jūs varētu izgatavot kaut ko, kas parasti tiek izgatavots, izmantojot sintētiskus materiālus, un jūs varētu izgatavot to no dabīgiem, dzīviem materiāliem," viņš teica. "Tam varētu būt milzīgas priekšrocības videi, vai ne? Ideja par dzīva materiāla izstrādi, lai aizstātu kaut ko sintētisku, kas, iespējams, nav noārdāms un kas varētu palikt atkritumu poligonā tūkstošiem gadu. Jūs varētu izveidot kaut ko tādu, kam ir īpašības, kas aizstāj šo mākslīgo materiālu, un lai tas būtu dzīvs materiāls.

Vēl ir daudz darāmā, taču solījums ir nozīmīgs. "Iespējams, mēs joprojām esam tālu, bet, cerams, ne gadu desmitiem," sacīja Bekvits. "Mēs varētu redzēt dažus nozīmīgus notikumus, ja [šī joma saņems pelnīto uzmanību]. Es domāju, ka šajā desmitgadē jūs varētu redzēt notikumus, kas ir ļoti, ļoti nozīmīgi.

Papīrs, kurā aprakstīts darbs, bija nesen publicēts Cleaner Production žurnālā.