互动科普

人造肉取代畜牧业

撰文 杰弗里·巴塞罗（Jeffrey Barthole）

翻译 冯志华

这种痴迷影响到范艾伦后来的职业生涯。印度尼西亚解放数年之后，他开始去荷兰阿姆斯特丹大学学习医学。在此期间一位教授向学生展示，如何在实验室环境下让一片肌肉组织生长。这段展示让范艾伦灵机一动，他想，有没有可能无须饲喂宰杀家畜就能获得可食用的肉类？“想象一下，富含蛋白的食物能够像作物一样生长，那么人们就没必要担心气候或是其他环境因素，也不必杀死任何动物。”

现今，这个想法或许更有诱惑力。1940年，地球人口刚刚超过20亿，全球变暖尚不是一个问题。如今这个星球已经拥挤了60多亿人。根据联合国粮农组织（Food and Agriculture Organization，FAO）在2006年发布的一份报告，畜牧业的温室气体排放占据了全球总排放量的18%——甚至比全球运输业还要多。该组织预期，从1999年到2050年，全世界肉类消费将会增长一倍。

肉从生物反应器中而不是农场里生产出来，这有助于缓解全球变暖的压力。2010年，有一项研究曾探讨了人造肉对环境的潜在影响，英国牛津大学的博士研究生汉娜·图奥米斯托（Hanna Tuomisto）是论文的作者之一。这项研究发现，如果科学家能让肌肉细胞在含有蓝细菌水解产物（一种类似藻类的植物性原料）的培养基中生长，那么相比于欧洲传统的肉类生产方式，前者能耗会降低35%~60%，温室气体排放会减少80%~95%，占地会缩减98%。

事实上，地球上30%的不冻土都被用于放牧牲畜和种植饲料作物。如果人造的肉出现并被人们广泛食用，那么大部分这样的土地都可作为其他用途，譬如植树造林用以吸收空气中的二氧化碳。此外，由于人造肉的生产可以设置在毗邻消费者的地方，因而也就省掉满世界的装船运输。一些人造肉的支持者还设想，小城市的人造肉实验室可以直接在市集上就将产品卖给那些热衷于本土膳食的人。

最终的唯一选择

就连前英国首相丘吉尔（Winston Churchill）都认为人造肉是个好主意。1932年，他在《思想与经历》（Thoughts and Adventures）一书中预言道：“50年后，我们无须为了吃到鸡胸脯或鸡翅膀而饲喂一只鸡，只需要在合适的培养基中分别培养这些肉就可以了。”在20世纪的大部分时间里，几乎没什么人认真审视过这个想法，不过范艾伦没有放弃。他干过很多工作——卖报纸、开的士、经营玩具店。他曾成立了一个组织帮助贫穷儿童，还是几间画廊和咖啡馆的老板。他撰写建议书倡议生产人造肉，最后还将自己的大部分收入用在了申请专利上。和另外两位搭档一起努力，他于1999年获得了荷兰专利，然后是欧洲其他国家的专利，最后还获得了两项美国专利。2005年，他与伙伴们最终说服了荷兰经济事务部，拨款200万欧元用于支持他在荷兰进行人造肉的研究。这是荷兰用于此类项目研究的最大一笔政府拨款。

在那时，美国纽约杜鲁学院的名誉教授莫里斯·本杰明森（Morris Benjaminson）已经在实验室中成功培养出一片鱼肉。美国航空航天局（简称NASA）出于对星际旅行期间开发食物来源的兴趣对这一研究进行了小额资助。他首先从一只普通金鱼身上剥离出骨骼肌，然后对它进行离体培养。然后，他将这一小片肉腌渍在含有橄榄油、蒜片、柠檬以及胡椒粉的调料中，并用面包屑包起来油炸了一番。本杰明森说：“一组女同事对它进行了视觉和嗅觉测试，结果显示，人造鱼肉从外观到气味与超市中买到的同种鱼类几乎别无二致。”不过，NASA认为，为宇航员提供星际旅行时的食物蛋白有更简便的方法，因此没有再为这一研究提供进一步资助。

范艾伦与乌德勒支大学的科学家H·P·哈格斯曼（H. P. Haagsman）使用荷兰的拨款进行研究，成立了一家协会，目标是从家畜体内提取干细胞，经过培养和诱导而得到骨骼肌。研究小组还包括一名来自Meester Stegeman BV肉制品公司（当时是欧洲Sara Lee公司的子公司）的代表以及来自三所荷兰大学的顶级科学家，每所大学负责研究人造肉生产的不同方面。阿姆斯特丹大学的科学家专注于研发高效的生长培养基；乌德勒支大学的研究者负责分离干细胞，并使之分化为肌肉细胞；艾恩德霍芬技术大学的学者则尝试“训练”肌肉细胞使之长得更大。

目前科学家已取得了一些进展。他们可以在实验室中培养出一小条薄薄的肌肉组织，看上去像一小片扇贝，肉质筋道，有点类似枪乌贼肉。不过人造肉实现商业化生产仍存在一些障碍。“我们对人造肉已经有所了解，而且还掌握了不少，但我们还没办法从培养皿中得到一块有丁字牛排风味的肉。”彼得 · 维斯特拉特如是说。他曾在协会中代表Meester Stegeman公司，目前的身份是一名顾问。但此时，荷兰政府拨发的研发经费用光了。

范艾伦对此很是生气，他用“愚蠢”一词来形容研究小组的一位科学家，并说其他研究人员只是在榨取他和荷兰政府的钱。他说：“我不知道他们在这四年都干了些什么，一天到晚就知道谈更多的研发经费。”而在那些科学家看来，范艾伦一点不懂人造肉的工业化生产难在何处。“他的想法过于天真，总觉得你将肌肉细胞接种到培养皿中它们就会生长，如果将一笔钱投入这个项目，几年后就能得到人造肉，”乌德勒支大学一位参与该项目研究的细胞生物学家伯纳德·勒伦（Bernard Roelen）说道。

范艾伦并不是唯一一个设想人造肉革命的人。2005年，一篇发表在《纽约时报》上的文章总结道：“再过几年，或许实验室造出来的人造肉就可上市用于生产香肠或小馅饼。”这篇文章出炉前几个月，研究者们在《组织工程学杂志》（Journal of Tissue Engineering）上发表了第一篇关于人造肉工业化生产前景且经过同行评议的论文。论文作者之一杰森·G·梅瑟尼（Jason G. Matheny）也是倡导人造肉的组织“新收获”（New Harvest）的创立者。他对人造肉面临的挑战再清楚不过。“目前的工程手段既艰深又昂贵，”他说道,“为了能够满足市场的需求，人造肉居高不下的成本是我们需要解决的最主要技术问题。”梅瑟尼还指出，这需要研发经费，但是几乎没有政府和组织愿意给予必要的资助。

在科学家看来，因害怕失败而不资助这项研究实属鼠目寸光之举。“我认为人造肉是我们仅有的最后选择，”马斯特里赫特大学生理系主任马克·鲍斯特（Mark Post）说，“我对人造肉非常看好，在未来几十年间，仍然依靠旧有方式来饲喂家畜很难有什么前途。”

问题多多

从理论上讲，人造肉的工厂运作方式基本如下：首先，技术员从猪、牛、鸡或其他家畜体内提取胚胎或成体干细胞，然后将它们接种到生物反应器中，使用一种来源于植物的培养基进行培养。干细胞将不断分裂数月。然后技术员再诱导这些细胞定向分化成为肌肉细胞，而不是骨骼细胞或脑细胞。最终，肌肉细胞还需要“壮大”，其方式与动物通过锻炼而使肌肉变得强健起来类似。

就目前而言，这个过程的每一步都存在不少困难。其中一个难题是研发出能够长时间增殖，且不会突然自主分化的干细胞系。另外一个挑战是要确保当干细胞被诱导分化时，它们中的绝大部分会按照指令分化为肌肉细胞。“如果有10个干细胞开始分化，至少应当有七八个而非三四个分化成了肌肉细胞，”勒伦说，“我们现在能够做到让一半的细胞按指令进行分化。”

乌德勒支大学的科学家试图分离猪的胚胎干细胞，并将它们培养成为干细胞系。在正常情况下，这样的细胞能够每天倍增并持续很长一段时间，这意味着在两个月内，仅要10个细胞就能分裂得到数量惊人的人造肉原料——超过5万吨。乌德勒支大学研究小组发表于2009年的一份研究报告称：“对于人造肉的生产，胚胎干细胞是非常理想的选择，因为这种细胞几乎具有无限的自我更新能力。从理论上说，只需一株这样的细胞系就能完全满足全世界的需要。”

然而，迄今为止，科学家只是从小鼠、大鼠、恒河猴以及人类身上得到了这样的细胞系。源自家畜的胚胎干细胞有快速分化的倾向，而且会自主决定分化成特定细胞。在研究报告中，乌德勒支大学研究小组所使用的猪干细胞常常自行改变分化方向，变成了神经类细胞——这是大脑，而不是肉。

乌德勒支小组还选用成体干细胞进行了研究。这类细胞的优势是大部分已经进行了预编程。这类细胞存在于骨骼肌中（也存在于机体的其他部位），它们的使命是当组织损伤或坏死时承担起修复工作。因此，如果想生产人造肉，还希望干细胞能准确地分化成为肌肉组织，那么来源于骨骼肌组织中的成体干细胞应该能很好地完成任务。不过，至今科学家仍未找到能和胚胎干细胞一样稳定增殖的成体干细胞。

成本是另一个障碍。任何类型的干细胞培养基都非常昂贵。根据勒伦的说法，用现在使用的培养基，培养一磅肉大约要花费5万美元，而且最高效的营养成分来自于牛或马的胎儿血清，依然需要宰杀动物。最近几年，科学家研发出了不含动物产品的“合成培养基”配方。另外，利用重组DNA技术，研究者还可以利用植物细胞来产生动物蛋白，这种手段也可用于生产人造肉。但是，现在这两种类型的培养基都非常昂贵。基于藻类的培养基或许是最佳解决方案，因为藻类能够产生维持生命所需的蛋白质和氨基酸，不过至少目前为止，这种培养基依然存在同样的问题——价格昂贵。

一旦能够得到大量的肌肉细胞，研究者需要使之保持活力并让它们发展壮大。现今的技术已经能够生产出一小片薄薄的组织，但是如果组织的厚度超过少许几个细胞层，组织的一部分就开始坏死。需要不断地供应新鲜营养细胞方能保持活力。在机体内，是由血管来运送营养物质，并运走代谢废物的。鲍斯特正在研究一种三维培养体系，用这一体系来运送营养物质。

另外，他还在探索如何锻炼肌肉细胞。“骨折痊愈时，当你去掉患处的石膏敷料后，会吓一跳，肌肉萎缩了，”鲍斯特说，“但是几个星期后，这些肌肉又重新出现了。我们要做的是重现这一过程。”机体通过数种方式让萎缩的肌肉重新出现，其中就包括锻炼。在实验室条件下，科学家利用电脉冲来刺激组织。不过这种手段既昂贵又低效，能够被锻炼到的细胞仅有约10%。另一种方法较为简单，首先提供一些锚定点，一旦细胞与不同的锚定点结合，细胞之间自然就会产生张力。鲍斯特利用蔗糖聚合物制成的支架作为锚定点，随着时间的推移，这些多聚物会被降解。不过他说，“我们还没锻炼出施瓦辛格那样的肌肉细胞”。

鲍斯特还想到了一个他认为可能最有效的方法。不过这种方法也更复杂。在自然条件下，机体通过乙酰胆碱等化学物质的微小脉冲信号来刺激肌肉生长。上述化学物质很便宜，这也是该方法吸引大家的部分原因。“这种方法的关键在于发出极短极短的脉冲信号，”鲍斯特说道。这里的障碍是技术性的而非科学性的。

所有这些领域要出现突破都需要花钱。2008年，善待动物组织（People for the Ethical Treatment of Animals，简称PETA）悬赏100万美元颁发给2012年之前第一个在实验室中培养出商业化鸡肉的研究者或研究团队。然而，这只不过是一个宣传性的炒作噱头，对眼下需要资金来开展研究工作的科学家毫无帮助。不过，荷兰政府最近拨款80万欧元在乌德勒支大学启动了一个新的为期四年的研究项目，意在继续进行干细胞研究，另外还启动了一项与人造肉相关的社会道德研究。

厌恶反应

一些人认为，社会接受度是人造肉商业化生产的最大障碍。牛津大学的图奥米斯托说：“我注意到，对于科学家而言，他们都认为人造肉是一个‘很棒的主意’，但我问及非科学家群体时，他们的感觉更多是害怕。人造肉听起来很恐怖，但本质上与普通肉制品都是同样的成分——肌肉细胞，只不过生产方式不一样而已。”

荷兰瓦赫宁恩大学的科·范德韦勒（Cor van der Weele）主持了荷兰新近启动的关于人造肉哲学层面的研究（比如，生产人造肉在道德上是一种必需的行为还是一种令人产生厌恶感的行为，抑或二者兼而有之？）。人们面对这一问题产生的诸多情感上的反应，令韦勒非常好奇。她说道：“我们将它称之为‘厌恶反应’，即在最开始人们往往认为人造肉是某种被污染或恶心的东西。”

不过范德韦勒观察发现，这种认知很快就会改变。她注意到，人们常常将人造肉与另外两个概念联系在一起。一个是转基因食物，这种类型的食物很常见，尤其是在欧洲，很多人将它视为危险企业垄断或控制食物供应的阴谋。另外，人们还会将人造肉与普通肉制品工业的负面认知联系在一起，比如工厂式农场、疾病以及虐待动物等。但是人们一旦意识到，人造肉并非转基因产品，而是一种不伤害动物且洁净的工厂式农场的替代品时，“恐惧情绪以及非常负面的反应一般都会很快消失，”她说道。

当然，这种观察并没有对照。研究的下一步将会从细节上评估公众对人造肉的反应——对不同地区和文化背景的人进行比较。最终确定用什么样的方式来建构这个议题，以激起消费者的兴趣。人造肉的倡导者设想未来有一天，政府会对来源于家畜的肉制品征收特别环境税，或消费者更愿意选择标有“无残酷行为”标签的人造肉。

“我觉得人们一般不会去了解屠宰场的卫生条件或者家畜是怎么死的，”鲍斯特说道，在2002年回到故乡荷兰之前，他有6年时间在哈佛大学和达特茅斯学院进行研究。如果疯牛病或禽流感之类的疾病再一次暴发，人们就会发觉人造肉其实也不赖。“食物的生产对普通人而言是很遥远的事，”勒伦说，“当我们在品尝汉堡包时，并不会想到口中的食物是一头死去的牛。基于同样的原因，让人们接受人造肉并不困难。”

鲍斯特拟定了一个大胆的计划来吸引更多研发资金：他打算制造一根以人造肉为原料的香肠，来展示人造肉的生产是可行的。他估计这将花费30万欧元，耗时6个月，需要两个博士生参与，还要占用3个培养箱。“我们将从一头猪体内采集两三块活组织，即1万个干细胞，”鲍斯特说，“经过20代倍增培养，将获得100亿个细胞。”学生们培养这些纤细的猪肌肉组织将会用掉3 000个培养皿。最终这些肌肉细胞会被打包进一个模具里，并加上些许调味料和非肉类成分，让它的味道和质地更理想。最终，这根人造肉香肠将会和那头猪一起并排展示。

“实际上，这是一个吸引更多研发资金的噱头，”鲍斯特表示，“目的在于试图向世界证实，我们能够生产出这样一个人造肉产品。”不过它尝起来真的像一根传统香肠吗？“我认为是的，”勒伦说，“鸡块或香肠的味道大多来自人工制品。盐和其他各种调味料让这些食物有了味道。”

虽然范艾伦自称是“人造肉教父”，但他对人造肉香肠这个想法并不感冒。他是一名顽固的理想主义者，坚持认为启动人造肉革命，让人造肉无论从外观、气味和口感都无异于传统农场来源的肉制品是一件非常重要的事。范艾伦或许也意识到，随着时间的流逝，这个梦想很难在他有生之年实现。“每次你与他交谈的时候，他都会说到另外某位学者，他说那个人将成为顶级科学家，解决他的问题，”勒伦说，“我能理解他的想法，但我无法改变自然规律。”