Мировой продовольственной системе предстоит столкнуться с одним из главных вызовов XXI века: как накормить растущее население, которое к 2050 году, по прогнозам, удвоит потребление белковых продуктов. Традиционное животноводство, будучи основным источником белка, требует колоссальных ресурсов: огромных площадей земли, гигантских объемов воды и является значительным источником парниковых газов.
На этом фоне революционное исследование китайских ученых предлагает многообещающее решение. Используя передовую технологию генного редактирования CRISPR, они модифицировали обычный гриб Fusarium venenatum, превратив его в высокоэффективную и питательную «фабрику» белка, способную изменить правила игры на рынке альтернативных продуктов. Исследование опубликовано в журнале Trends in Biotechnology.
Вместо того чтобы создавать продукт с нуля, исследователи взяли за основу хорошо изученный микроорганизм, десятилетиями используемый в производстве популярного вегетарианского продукта Quorn. Однако его природные характеристики далеки от идеала. Задача ученых заключалась в том, чтобы сделать гриб более усвояемым и эффективным.
С помощью CRISPR они точечно деактивировали два ключевых гена:
1. Ген хитинсинтазы. Хитин — это полимер, из которого состоит жесткий каркас клеточных стенок грибов и панцири насекомых. Он плохо переваривается человеком. Отключив этот ген, исследователи получили штамм с более тонкими и хрупкими клеточными стенками. Это кардинально улучшило усвояемость конечного продукта, сделав его текстуру более приятной и питательной.
2. Ген пируватдекарбоксилазы. Этот ген участвует в метаболическом пути, который приводит к потере углерода и энергии в виде побочных продуктов. Его деактивация перенаправила метаболические потоки клетки, заставив ее более рационально использовать питательные вещества и направлять ресурсы на синтез белка.
Генетическая модификация привела к количественным улучшениям, которые переводят технологию из разряда лабораторных опытов в категорию коммерчески оправданных решений. ГМ-штамм требует на 44% меньше сахара для производства того же количества белка, что и исходная культура. Это напрямую снижает себестоимость производства. А скорость биосинтеза белка у модифицированного гриба оказалась на 88% выше. Это означает, что «белковые фабрики» работают почти в два раза быстрее. Моделирование крупномасштабного производства показало феноменальный результат: для получения эквивалентного количества белка (по сравнению с куриным мясом) потребуется на 70% меньше земельных ресурсов.
Появление этой технологии происходит в период переоценки на рынке альтернативных белков. Первая волна растительных аналогов мяса, пережившая бум, столкнулась с падением продаж. Потребители отмечают недостатки во вкусе, текстуре и высокой степени обработки таких продуктов. Культивируемое мясо, в свою очередь, хотя и является технологическим прорывом, сталкивается с высокими затратами, законодательными барьерами и скептицизмом регуляторов в нескольких штатах США и странах Европы.
В этом контексте ферментированные микробные белки (включающие грибные и бактериальные биомассы) предлагают уникальный компромисс. Ведь белок микромицетов, таких как Fusarium venenatum, является полноценным и содержит все незаменимые аминокислоты. Производство легко масштабируется, а с помощью генного редактирования можно напрямую влиять на ключевые параметры продукта — вкус, текстуру и питательную ценность.
Хотя предстоит еще пройти путь через регуляторные проверки и адаптацию потребителей, работа доказывает: следующая глава в истории альтернативного белка может быть написана не на полях сои или в чашках Петри с клетками животных, а в биореакторах, где крошечные, но умные грибы будут кормить всю планету.
