ไม้ที่ปลูกในห้องแล็บอาจเป็นตัวเปลี่ยนเกมสำหรับโลกใบนี้

“สิ่งที่คุณเห็นมากมายที่นี่คือการบรรจบกันของวิศวกรรมและชีววิทยาในรูปแบบที่ผู้คนคาดไม่ถึงแม้แต่เมื่อไม่กี่ปีก่อน” กล่าว เจฟฟรีย์ บอเรนสไตน์ผู้อำนวยการด้านเทคนิคของศูนย์วิศวกรรมชีวการแพทย์ที่ห้องปฏิบัติการ Charles Stark Draper

ตั้งอยู่ในเคมบริดจ์ รัฐแมสซาชูเซตส์ ไม่ไกลจากสถาบันแมสซาชูเซตส์ที่มีชื่อเสียงระดับโลก วิทยาเขตเทคโนโลยี Draper Laboratory ที่ไม่แสวงหาผลกำไรได้ทำการวิจัยที่ล้ำสมัย ทศวรรษ ในช่วงทศวรรษ 1960 ได้ช่วยออกแบบ Apollo Guidance Computer ที่วางนักบินอวกาศ Apollo บนดวงจันทร์ จากนั้นจึงส่งพวกเขากลับมาอย่างปลอดภัย

โครงการที่ Borenstein กำลังพูดถึงข้างต้นนั้นมีความเป็น Earthbound มากกว่า แม้ว่าจะไม่น่าประทับใจก็ตาม ในความเป็นจริง หากทุกอย่างเป็นไปตามแผน ก็ไม่ใช่เรื่องเกินจริงที่จะบอกว่าสิ่งนี้สามารถช่วยโลกได้ แนวคิดสำคัญ: เพื่อปลูกเนื้อเยื่อพืชในห้องแล็บเพื่อผลิตอาหารวีแกนที่เทียบเท่ากับ เนื้อที่ปลูกในห้องแล็บ.

หากฟังดูน่าประทับใจแต่เป็นที่สนใจเฉพาะกลุ่ม ลองนึกภาพการใช้งานที่เป็นไปได้: แทนที่จะต้องตัดไม้ป่าเพื่อผลิตไม้ — เพื่อให้มี ตัวอย่างเนื้อเยื่อพืช คุณสามารถทำให้วัสดุเติบโตอย่างรวดเร็วผ่านกระบวนการทางเคมีในลักษณะที่มีผลกระทบต่อดาวเคราะห์น้อยกว่ามาก คุณสามารถปรับแต่งคุณสมบัติทางกลหรือรูปทรงของมันได้ ตัวอย่างเช่น ลองจินตนาการถึงการปลูกโต๊ะไม้ที่แข็งแรงขึ้นให้เป็นชิ้นเดียว ไม่จำเป็นต้องปลูกต้นไม้ การสี การขนย้าย ดิน หรือแสงแดด

“เรามีความต้องการผลิตภัณฑ์และอาหารที่เพิ่มขึ้นนี้เนื่องจากจำนวนประชากรยังคงเติบโตอย่างต่อเนื่อง” แอชลีย์ เบ็ควิธ, Draper Fellow และปริญญาเอก ผู้สมัครจาก MIT ที่ทำงานในโครงการนี้บอกกับ Digital Trends “ท้ายที่สุดแล้ว มีการแข่งขันด้านที่ดินทำกินมากขึ้นกว่าที่เคยเป็นมา เมื่อถึงจุดหนึ่ง ที่ดินที่เรามีอยู่อาจไม่สามารถจัดหาได้ทั้งหมดตามที่เราขอ เราจำเป็นต้องเริ่มค้นหาทางเลือกและวิธีเชิงกลยุทธ์มากขึ้นในการผลิตวัสดุจากพืชเหล่านี้”

คล้ายกับเนื้อสัตว์ที่ปลูกในห้องทดลอง

ขณะนี้ทีมไม่ได้สร้างตารางที่มีรูปแบบสมบูรณ์ กำลังพิมพ์ตัวอย่างวัสดุขนาดเล็กที่พิสูจน์แนวคิดได้ในจานเพาะเชื้อ ซึ่งปัจจุบันใช้ต้นบานชื่น ซึ่งเป็นสกุลพืชในตระกูลเดซี่

สำหรับการสาธิตการพิสูจน์แนวคิดในช่วงต้น นักวิจัยได้สกัดเซลล์ที่มีชีวิตจากใบของต้นบานชื่น จากนั้นเพาะเลี้ยงเซลล์เหล่านี้ในตัวกลางการเจริญเติบโตของของเหลว จากนั้นพวกมันจะถูกถ่ายโอนไปเป็นเจล ซึ่งสามารถกระตุ้นให้พวกมันกลายเป็นเซลล์ประเภทต่างๆ ได้ เช่นเดียวกับสเต็มเซลล์ โครงสร้างที่แข็งเหมือนไม้ที่พวกมันจัดการเพื่อกระตุ้นให้พวกมันกลายเป็น ในกรณีหนึ่ง สามารถแก้ไขได้โดยการควบคุมการผลิตโพลีเมอร์อินทรีย์ที่เรียกว่าลิกนิน

การเปรียบเทียบเนื้อเซลล์เป็นสิ่งที่เหมาะสม ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา จำนวนบริษัทที่สำรวจพื้นที่นี้มีจำนวนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ตั้งแต่ Mosa Meat ไปจนถึง Memphis Meats ไปจนถึงบริษัทสตาร์ทอัพอื่นๆ ที่มีการบรรยายน้อยกว่าซึ่งไม่พึ่งพาตัวอักษร M มากนัก ไม่มีเลย การขาดแคลนเงินร่วมลงทุนที่อุทิศให้กับความฝันในการปลูกเนื้อสัตว์ในห้องทดลองโดยไม่ต้องมีวัวหรือหมูตัวเดียวต้องสูญเสียมันไป ชีวิต. พืชจะเป็นรายต่อไปได้ไหม?

“โดยทั่วไปแล้ว ฉันคิดว่าการเปรียบเทียบนั้นค่อนข้างดี” Beckwith กล่าวกับ Digital Trends “สิ่งที่เรากำลังดูอยู่คือการทำวิศวกรรมเนื้อเยื่อในพืชเป็นหลัก เราต้องการปลูกเนื้อเยื่อแยกเดี่ยวโดยไม่ต้องปลูกส่วนที่เหลือของพืช ในลักษณะเดียวกับที่คนทำงานด้วย อุตสาหกรรมเนื้อสัตว์ที่เพาะปลูกกำลังมองหาที่จะปลูกเนื้อเยื่อเฉพาะในวัวแทนที่จะเลี้ยงวัวทั้งตัว”

“การทำงานกับเซลล์พืชแตกต่างจากการทำงานกับเซลล์สัตว์เล็กน้อย” เธอกล่าวต่อ “ประการหนึ่ง พวกมันมีแนวโน้มที่จะเติบโตช้ากว่า แต่ก็มีศักยภาพในการพัฒนามากกว่าเซลล์สัตว์ที่โตเต็มวัยจำนวนมาก เรามีความยืดหยุ่นมากขึ้นในการควบคุมการพัฒนาของการเพาะเลี้ยงเซลล์เหล่านั้น แม้ว่าตามเวลา วัฒนธรรมเหล่านี้จะใช้เวลานานกว่าการเพาะเลี้ยงเซลล์สัตว์เล็กน้อยเพื่อสร้างขั้นสุดท้าย ผลิตภัณฑ์. แต่เมื่อเปรียบเทียบกับกรณีธรรมชาติ การปลูกไม้บนต้นไม้อาจใช้เวลาถึง 20 ปี ก่อนจะมีมูลค่าทางเศรษฐกิจ หากเราพูดถึงช่วง 2-3 เดือนก็ยังถือว่ายังมากอยู่ ดีขึ้น”

ความเป็นไปได้ใหม่

อย่างไรก็ตาม ความคล้ายคลึงกันที่ใหญ่ที่สุดคือเป้าหมายที่กว้างขึ้นและเป็นประโยชน์ต่อโลก เช่นเดียวกับที่เนื้อเซลล์หมายถึงพื้นที่ที่น้อยลงสำหรับปศุสัตว์ การปล่อยก๊าซมีเทนน้อยลง และอื่นๆ อีกมากมาย พืชเซลล์ก็จะนำมาซึ่งข้อได้เปรียบใหม่ๆ ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมด้วยเช่นกัน

“ฉันคิดว่า [ว่าเราอยู่ที่จุดเริ่มต้นของ] แรงผลักดันที่แท้จริงในการมีผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ” หลุยส์ เฟอร์นานโด เบลาสเกซ-การ์เซียนักวิทยาศาสตร์การวิจัยหลักจาก Microsystems Technology Laboratories ของ MIT ซึ่งทำงานในโครงการนี้ด้วย กล่าวกับ Digital Trends “โลกมาถึงขั้นที่เราต้องใช้ทรัพยากรและความพยายามจำนวนมากเพื่อจัดการกับขยะที่เรากำลังจัดการด้วยสิ่งของที่คุณไม่ต้องการอีกต่อไป”

Borenstein บอกกับ Digital Trends ว่างานนี้เปิดโอกาสการผลิตใหม่ๆ ในขอบเขตนั้น ไม่ใช่แค่วิธีที่ง่ายกว่าในการผลิต วัตถุที่เราผลิตจากวัสดุจากพืชอยู่แล้ว แต่สร้างวัตถุที่เราไม่ได้ผลิตจากวัสดุเหล่านี้ในปัจจุบัน ดี. ซึ่งอาจรวมถึงการสร้างวัสดุอัจฉริยะที่สามารถซ่อมแซมตัวเองหรือปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงได้ เช่น โรงงาน

“คุณสามารถสร้างบางสิ่งที่ปกติแล้วทำจากวัสดุสังเคราะห์ และคุณสามารถสร้างมันขึ้นมาจากวัสดุที่มีชีวิตตามธรรมชาติได้” เขากล่าว “นั่นอาจมีประโยชน์มหาศาลต่อสิ่งแวดล้อมใช่ไหม? แนวคิดในการออกแบบสิ่งมีชีวิตเพื่อทดแทนสิ่งที่สังเคราะห์ซึ่งอาจไม่สามารถย่อยสลายได้ ซึ่งอาจฝังกลบฝังกลบเป็นเวลาหลายพันปี คุณสามารถออกแบบบางสิ่งที่มีคุณสมบัติที่จะมาแทนที่วัสดุเทียมนั้น และทำให้มันกลายเป็นวัสดุที่มีชีวิตได้”

ยังมีงานอีกมากที่ต้องทำ แต่คำสัญญานั้นสำคัญมาก “เราอาจจะยังมีหนทางอยู่บ้าง แต่หวังว่าจะไม่ใช่ในระยะเวลาหลายทศวรรษ” เบ็ควิธกล่าว “เราอาจเห็นการพัฒนาที่สำคัญบางอย่างหาก [พื้นที่นี้ได้รับความสนใจที่สมควรได้รับ] ฉันคิดว่าคุณจะเห็นพัฒนาการในทศวรรษที่สำคัญมาก”

กระดาษอธิบายการทำงานคือ ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ใน Journal of Cleaner Production.