Еда Будущего: Чем мы будем питаться через 40 лет?

Эксперты предсказывают, что сверчки, генно-модифицированные помидоры и выращенное в лаборатории мясо могут вскоре оказаться на нашем обеденном столе.

В ближайшие 40 лет спрос на пищу удвоится, прогнозирует ВОЗ (Всемирная организация здравоохранения). Но свободных территорий, на которых можно выращивать пищу, становится всё меньше. Быстрорастущее население и его увеличивающееся благосостояние подстегивают нарастающий спрос. По прогнозам, сложнее всего будет обстоять дело с производством нужного количества мяса.

Потребность человечества в мясе вырастет вдвое к 2050 году. С учетом того, что почти 70% сельскохозяйственных угодий на планете уже заняты под животноводство, растущий спрос приведет к взлету цен. Хеннинг Штайнфельд (Henning Steinfeld) из Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН (ФАО) заявил, что говядина станет «икрой будущего».

Кроме того, производство нынешних бургеров и стейков сильно вредит окружающей среде. Животноводство дает 39% всех выбросов метана и 5% углекислого газа. «Это экологически нерационально, — замечает профессор Марк Пост (Mark Post), физиолог из Маастрихтского университета (Голландия). — Нужно искать альтернативы».
Марк Пост—один из тех, кто занят поиском путей предотвращения продуктового кризиса с помощью науки. В будущем его работы могут привести к тому, что мясо начнут выращивать в лабораториях.

Другие решения не менее радикальны. Как было показано в передаче «Можетли поедание насекомых спасти мир?» (Сап Eating Insects Save The World?) со Стефаном Гейтсом (Stefan Gates), которая недавно прошла на телеканале ВВС 4, многие эксперты предсказывают, что насекомые потихоньку начнут просачиваться в меню европейской кухни. Мало того, сейчас разрабатываются и оригинальные технологии, которые позволят выращивать фрукты и овощи в пустынях.

В этом материале мы постараемся рассказать, как ученые предлагают бороться с продовольственным кризисом. Какие из предложенных решений вам больше всего придутся по вкусу?

Насекомые

Учитывая растущий спрос на мясо, непонятно, как хищники будущего будут искать себе обед. Смогут ли они перейти на такое из кузнечиков («тако», или «такое» — исп. takos — горячие маисовые лепешки с начинкой, традиционное мексиканское блюдо. — Примеч. ред.), карамелизованную саранчу или овощной суп с мясом мучных червей? Некоторые ученые считают, что энтомофагия (поедание насекомых) будет играть важную роль в обеспечении человечества альтернативными источниками белка.

«Выращивать насекомых значительно эффективнее, чем заниматься более традиционным животноводством, — уверен профессор Арнольд ван Хейс (Arnold van Huis) из Вагенингенского университета (Нидерланды), — потому что они холоднокровные и им не нужно тратить энергию на поддержание температуры тела». Сверчки, например, производят килограмм съедобного материала всего из 2,1 кг корма.

Для домашней птицы эта цифра возрастает до 4,5 кг, для свиньи — до 9,1 кг и до 25 кг — для крупного рогатого скота. Есть и экологические преимущества. Домашний скот дает 18% парниковых газов неприродного происхождения: производство каждого килограмма говядины обходится атмосфере примерно в 2,85 кг парниковых газов. По итогам исследования 2010 года, для мучных червей и домашних сверчков эти значения составляют 8 и 2 г соответственно.

Обеспечить диету из насекомых проблем не составит. Поэтому группа из Вагенингенского университета занялась изучением общественного мнения, которое, скорее всего, окажется основным препятствием на пути подобного меню к тарелке. Группа проводит дегустации, чтобы понять, будут ли готовы участники есть насекомых и как — целиком, молотыми или нужно просто извлекать белок. «Девяти испытуемым из десяти "фрикадельки" из насекомых понравились больше мясных, — говорит ван Хейс. — Так и нужно маскировать белок насекомых».

Но для преодоления отвращения к шестиногой пище потребуется немало усилий. Пока компания Organic Nutrition Industries из Флориды собирается производить 1000 т высушенных молотых черных львинок в год в качестве сельскохозяйственного корма. Так что насекомые станут скорее обычным кормом для животных, мясо которых мы привыкли употреблять в пищу, а не для нас самих. На пути к тому, чтобы мы начали их есть, кроме психологических проблем, есть и технические. Так, некоторые белки, содержащиеся в съедобных насекомых, — те же, что и в пылевых клещах, вызывающих у людей астму.

Впрочем, ван Хейс говорит, что к нему уже обращались от одного известного британского шеф-повара — интересовались выпущенной Хейсом в соавторстве книгой рецептов из насекомых.

5 самых съедобных насекомых

КУЗНЕЧИКИ. Их едят в Китае, на Ближнем востоке и во многих африканских странах. Обжаренными с чесноком и соком лайма в Мексике и засахаренными в Японии.

ГУСЕНИЦЫ. Очень популярны в Южной и Центральной Африке — их дают детям в виде растертой пасты, чтобы компенсировать недостаточное питание.

БЕЛ0СТ0МАТИДЫ. Популярны в Таиланде, где их варят, парят, жарят во фритюре, добавляют в салаты и пасты чили. Говорят, они могут иметь вкус жевательной резинки, жевательных конфет или устриц.

МУРАВЬИ-ПОРТНЫЕ. Высоко ценимы как деликатес в некоторых частях Юго-Восточной Азии, где их жарят с луком и стручковым  перцем, лаймом и пряностями и подают с клейким рисом. Иногда толкут, чтобы сделать сальсу.

ШЕЛКОПРЯДЫ. Хрустящие снаружи и сладкие внутри, в Таиланде их едят целиком и жарят в листах кафир-лайма. Куколки популярны как уличная закуска в Корее.

Искусственное мясо

БУРГЕРЫ ИЗ ПРОБИРКИ, выращенные в лаборатории стейки, приготовленные мастерами биоинженерии пирожки с говядиной... Похоже, мы на пороге эпохи искусственного мяса. В прошлом году профессор Марк Пост из Маастрихтского университета представил первый искусственный бургер.

При цене 250 тыс. евро за порцию эти высокотехнологичные угощения, конечно, еще далеки от коммерческого воплощения. Но профессор предсказывает, что они быстро станут доступными, по мере того как будут усугубляться проблемы растущего глобального спроса на мясо.

Знаменитый бургер Поста был выращен из стволовых клеток быка, полученных путем биопсии в среде, содержащей сыворотку эмбриона теленка — по сути, это кровь с удаленными красными кровяными тельцами. Сыворотка содержала питание, необходимое, чтобы клетки выросли в зрелые клетки мускулов.

Полученные мускульные волокна растянули между двумя зажимами на липучках, чтобы их врожденная склонность сокращаться обратила их в полоски мяса (происходит тренировка мускулов, такая же, как то, чем мы занимаемся в тренажерном зале!). Через мускулы пропускали электрические импульсы, чтобы увеличить содержание белка. Три тысячи получившихся маленьких кусочков мяса затем объединили, чтобы создать один бургер стандартного размера.

Группа Поста — лишь одна из многих лабораторий, которые занимаются биоинженерией мяса. Американский стартап Modern Meadows, запущенный профессором Габором Форгаксом (Gabor Forgacs) и его сыном Андрасом (Andras), использует трехмерную печать для производства живых тканей, в конечном итоге планируя добиться создания и искусственного мяса, и искусственных органов.

В этом случае тысячи живых стволовых мускульных клеток загружаются в картридж как биологические чернила. После того как напечатана нужная форма, клетки естественным образом соединяются, образуя живую ткань. Отец и сын описывают вкус их последнего продукта как «не неприятный», но признают, что до совершенства еще далеко.

АЛЬТЕРНАТИВНОЕ МЯСО

Не можете дождаться искусственного мяса? Отведайте пока вот этого
СТРАУС. Эта птица дает мясо с тем же содержанием белка и железа, что и говядина. В нем всего 0,5% жи-йа — меньше половины того, что содержится в грудке курицы. Страусы рождают от 30 до 60 птенцов в год в течение 40 лет, что делает их весьма производительной домашней птицей.

ОЛЕНЬ. Благодаря массовому «синдрому Бемби», популяция оленей в Британии выходит из-под контроля. Ученые из университета Восточной Англии (Великобритания), недавно опубликовавшие результаты обследования популяции оленей, считают, что необходимо убивать около 750 тыс. оленей в год, чтобы контролировать их численность. «Это борьба с вредителями, но благодаря ей на семейные столы попадет и оленина», — говорит д-р Пол Долман (Paul Dolman), руководитель исследования.

ЛОШАДЬ. Пока публика плохо относится к бургерам с кониной. Но они могут быть более здоровым выбором. Конина не так жирна, чем говядина, свинина и баранина. К тому же, как показала опубликованная в этом году работа диетологов из Миланского университета (Италия), у людей, которые регулярно едят конину, выше уровни содержания железа и здоровых жирных кислот омега-3 в крови и ниже уровни холестерола, чем у контрольной группы.

Хотя лошади проигрывают домашнему скоту по части конвертации травы и зерна в мясо, они рабочие животные, и их мясо — побочный продукт, идущий в качестве бонуса.

Фрукты и овощи

В ГЛОБАЛЬНОМ производстве основных продуктов питания картофель на четвертом месте после кукурузы, пшеницы и риса, с годовым объемом производства около 314 млн т. Если же считать по выходу продукции, скромный клубень легко выходит победителем, выдавая вшестеро больше тонн на гектар, чем пшеница. Но есть и серьезный камень преткновения — болезни картошки.

Грибоподобный организм фитофтора (Phytophthora infestans), вызвавший голод в Ирландии в 1840-х годах, уничтожает посевы и в наши дни. В прошлом году до 20% европейского урожая картофеля погибло из-за этой болезни. Многие фермеры вынуждены поливать посевы фунгицидами 15-20 раз, тратя около 500 евро на гектар.
Ученые из британской лаборатории «Сейнсбери» (Sainsbury — известная британская сеть продовольственных супермаркетов.) работают над более дешевым и радикальным решением.

Возле Нориджа (главный город британского графства Норфолк) растет картофель, генетически модифицированный для устойчивости к фитофторе. Проект ведет профессор Джонатан Джонс (Jonathan Jones). После перебора сотен вариантов его группа изолировала гены, которые делали резистентными к болезни два непригодных в пищу сорта картофеля из Южной Америки. Первые результаты указывают на то, что добавление этих генов от несъедобного картофеля в геном съедобного картофеля может успешно передать ему сопротивляемость.

Генная модификация может улучшить не только сопротивляемость посевов болезням, но и их лечебные свойства. Профессор Кэти Мартин (Cathie Martin) из центра им. Джона Иннеса в Норидже разработала сорт пурпурных помидоров с высоким уровнем содержания в мякоти и кожуре пигмента антоцианина. Эти соединения обычно содержатся в ягодах, таких как ежевика и черника, и, похоже, дают защиту от некоторых видов рака, сердечно-сосудистых заболеваний и слабоумия.

Помидоры употребляются в пищу везде и вполне могут доставить лекарственные средства тем, у кого нет доступа к сезонным ягодам. «Один-два помидора эквивалентны по количеству антоцианина корзине ягод», — поясняет профессор Мартин. В другом исследовании на мышах диета, дополненная пурпурными помидорами, увеличила продолжительность жизни почти на треть.

«Принять любую пищу нового цвета непросто», — говорит Мартин, имея в виду неудачную историю продвижения зеленого кетчупа (пурпурный цвет впрямь выглядит не очень съедобным). Но ученые надеются, что потребители примут пурпурные помидоры, как и цветные листья салата.

ТЕПЛИЦА НА МОРСКОЙ ВОДЕ

ТЕПЛИЦЫ УЛАВЛИВАЮТ солнечное тепло и сохраняют его, чтобы защитить растения от холода. Но зачем они в пустыне? Британский изобретатель Чарли Пэйтон (Charlie Paton) перевернул идею теплицы с ног на голову, чтобы дать возможность фермерам в сухих и жарких регионах мира выращивать фрукты, овощи и травы. Самое необычное — вода для полива поступает из моря. «Потенциал выращивания продовольствия почти неограничен, — говорит Пэйтон. — Мы можем выращивать помидоры, салат-латук и огурцы в таких местах, как Оман или ОАЭ, где иначе это невозможно».

Чтобы процесс был эффективным, воздух должен постоянно проходить через теплицу. Где-то для этого нужны вентиляторы. Технология эффективна на морском побережье и в сухих жарких пустынях, как в Северной Африке, на Ближнем Востоке, в Мексике и Китае. Энергию для вентиляторов можно генерировать с помощью солнечных батарей.

Пробные теплицы на морской воде были построены в Тенерифе, Абу-Даби и Омане. Самый продвинутый проект в Порт-Огасте, в 300 км к северу от Аделаиды (Австралия). Пэйтон рассказывает, что тесты в теплице площадью 2000 м2 показали, что процесс может дать те же 80 кг помидоров с квадратного метра в год, что и современные теплицы в Голландии. В этом году эта площадка будет расширена в 40 раз.

ЕМКОСТИ ДЛЯ ПОСАДОК ВНУТРИ ПОМЕЩЕНИЙ

ХОТИТЕ ВЫРАЩИВАТЬ овощи? Новый набор оборудования позволяет каждому стать фермером-любителем. И даже грязная земля не нужна, если есть SproutslO Microfarm, — растения растут в питательном тумане, который их накрывает.

 Дженнифер Брутин Фара (Jennifer Broutin Farah), аспирантка лаборатории MIT Media Lab (медийная лаборатория Массачусетского технологического института, США), придумавшая SproutslO, надеется, что городские жители будут выращивать в этом устройстве помидоры и картошку.

Кроме замены почвы на питательный туман («аэропоническую систему»), SproutslO содержит набор датчиков, собирающих данные о температуре, влажности, кислотности и освещенности, и автоматически корректирует настройки для сохранения наилучших условий для растений. Данные попадают в приложение, так что городские фермеры могут следить за своими баклажанами с телефона или планшета, сидя за рабочим столом в нескольких километрах от дома.

«Есть много преимуществ в выращивании растений в аэропонической среде, — говорит Брутин Фара. — Нужно на 98% меньше воды и на 60% меньше удобрений. Поскольку установка находится внутри помещения, вы можете получать урожай круглый год». Она надеется, что SproutslO скоро появится в квартирах и домах: «Мы на стадии прототипа, но система будет готова в течение года».

Морские водоросли

РАСТУЩИЕ ЦЕНЫ на нефть привели к буму исследований в области выращивания водорослей на топливо. Но в будущем мы, возможно, будем использовать их для собственного питания. В пригороде Карраты (Западная Австралия) расположены пруды площадью 6 акров (2,4 км2), окруженные 38 меньшими по размеру прудами-спутниками. Компания Aurora Algae, владелец площадки, утверждает, что так и выглядят фермы будущего. Aurora Algae — пионер в области выращивания зеленой тины. Ее сотрудники уверены, что тина может помочь разрешить продовольственный кризис будущего.

Есть несколько аргументов в пользу водорослей как продуктов питания. С учетом роста глобального спроса на воду на 55% к 2050 году, как предсказывает ОЭСР, свежей воды и плодородной почвы вскоре начнет не хватать. Водоросли же богаты белками, растут круглый год, урожай можно собирать ежедневно. И не только это. Водоросли также поглощают вредный для климата углекислый газ. Они уже присутствуют на рынке как продукты питания, пусть и в узкой нише, в виде зеленых макарон и энергетических батончиков.

Пол Брунато (Paul Brunato), вице-президент Aurora, признает, что «массовый рынок, вероятно, еще не готов принять "цельные" водоросли как источник пищи». Первым коммерческим применением водорослей будут, скорее всего, смеси порошка из водорослей с другими продуктами, включая пищу животного происхождения, для добавления им питательности, в том числе белков, базовых жирных кислот омега-3 и гидрокарбонатов.

В шести контрольных прудах Aurora уже производит 30 т сухих водорослей на акр, в них в 40 раз больше белка по сравнению с соевыми бобами, причем достигается это с использованием 1 % объема воды, необходимой для соевых бобов. Компания намерена развернуть коммерческое производство к 2015 году на новой площадке в Новом Южном Уэльсе в 50 прудах площадью 5 акров (2 км2).

Хотя водоросли растут быстро, вырастить их в коммерческих масштабах не так-то просто. Они поглощают гораздо больше света, чем превращают в химическую энергию. Это означает, что верхние слои блокируют свет, необходимый для нижних слоев. После обширного тестирования Aurora выбрала нити, поглощающие меньше всего света, что позволит выращивать их плотными слоями в мелководных прудах.

ЧТО СЛУЧИЛОСЬ С ПИЩЕВОЙ ТАБЛЕТКОЙ?

КАЖЕТСЯ, ЧТО в 2062 году об обеде беспокоиться не придется — все стейки из толстого края, жареные куры и пицца будут собраны в одной таблетке. Но, вопреки предположениям множества футурологов и писателей-фантастов, ученые давно отбросили идею обеда в таблетке.

На пути к питательным таблеткам мы встречаем значительные препятствия. Среднему мужчине нужно около 2500 ккал в день, женская норма ближе к 2000 ккал. Специалисты по питанию рекомендуют ряд вариантов комбинации различных источников энергии. Например, Брайан Мак-кензи (Brian Mackenzie), британский тренер по легкой атлетике, предпочитает набор из 57% углеводов, 30% жиров и 13% белков. В жирах, наиболее концентрированном источнике пищи, около 9 ккал/г, а в углеводах и белках содержится около 4 ккал/г.

Большие таблетки весят около грамма, то есть средний мужчина должен поглощать 521 таблетку, а женщина — 417 таблеток ежедневно, чтобы удовлетворить базовые потребности в энергии. Эта раскладка не включает витамины, минералы и другие ключевые питательные вещества.

«Чтобы получить достаточно тех и других нужных веществ в виде таблеток, вам пришлось бы потратить большую часть дня, глотая их», — говорит Мэрион Нестле (Marion Nestle), профессор питания, пищевых исследований и общественного здоровья кафедры Полетт Годдар в Нью-Йоркском университете. Чтобы обойти эти проблемы, потребуется радикальный прорыв.

Так что неудивительно, что вместо попыток сделать процесс питания ненужным DAPRA (агентство передовых исследовательских проектов при Министерстве обороны США) финансировало другую работу, смысл которой в том, чтобы солдаты могли обходиться без пищи продолжительное время.

В 2004 году DARPA предлагало гранты в рамках своей программы «Метаболическое доминирование». Установочный документ программы описывал желание агентства достичь «непрерывной пиковой физической формы и когнитивной функции на срок от трех до пяти дней, 24 часа в день, без необходимости в калориях».
Среди способов достичь этого, по мнению DARPA, может быть принуждение тела солдата использовать собственные запасы жира в метаболизме. Пока подобных решений разработано не было... или по крайней мере о них никто не рассказывал.

Авторы статьи: Ханна Девлин и Ник Флеминг
"Наука в фокусе"