قد لا يبدو الأمر واضحاً عند المرور بصفوف ديوك الحبش المعبأة تحت تفريغ الهواء في محلات السوبر ماركت، لكن العالم يقف على حافة أزمة نقص البروتين. من المتوقع أن يتضاعف الطلب العالمي على البروتين الحيواني بحلول عام 2050، وبالرغم من وجود بدائل نباتية، إلا أن الحماس تجاهها قد تراجع في السنوات الأخيرة. أحد الحلول المحتملة لمشكلة البروتين المتفاقمة: الفطريات المعدلة وراثياً.
باستخدام تقنية التعديل الجيني CRISPR، قام باحثون من جامعة جيانغنان في الصين بتعديل فطر يُستخدم بالفعل كبديل للحوم (Fusarium venenatum) وعدّلوا الحمض النووي الخاص به لجعله أسهل في الهضم وأقل استهلاكاً للموارد أثناء الإنتاج. النتيجة، إذا تم تطبيقها على نطاق واسع، هي فطر معدل وراثياً يشبه طعمه اللحوم ويمكن أن يكون له بصمة بيئية أصغر من الماشية التقليدية أو حتى اللحوم المزروعة خلوياً في المختبرات. تم نشر نتائج الدراسة اليوم في مجلة Trends in Biotechnology.
“لقد نجحنا في جعل الفطر أكثر تغذية وأكثر صداقة للبيئة من خلال تعديل جيناته،” كما صرح المؤلف المشارك وأستاذ مساعد في جيانغنان شياو ليو. “يمكن للأغذية المعدلة وراثياً مثل هذه أن تلبي الطلب المتزايد على الغذاء دون التكاليف البيئية للزراعة التقليدية.”
تحويل الفطريات إلى “لحوم”
استخلاص بدائل البروتين من الفطريات والميكروبات الأخرى ليس بالأمر الجديد. تتضمن العملية عادةً اختيار ميكروب وتنميته في مفاعل حيوي فولاذي. بمجرد وضعه داخل المفاعل الحيوي، يتم تغذيته بإمداد ثابت من العناصر الغذائية – عادةً مزيج من السكريات والمعادن. مع مرور الوقت، تتطور هذه الخلطة إلى كتلة حيوية كبيرة غنية بالبروتين غالباً ما تبدو كعجينة لزجة أو عجينة خبز ناعمة، اعتماداً على نوع الميكروب.
حتى لو لم يبدو ذلك شهياً، يمكن معالجة الكتلة الحيوية الناتجة إلى مجموعة متنوعة من الأطعمة عالية البروتين. على عكس تربية الأبقار أو الخنازير، لا تعتمد زراعة الميكروبات على المواسم أو تقلبات درجات الحرارة. كما يمكن أن تكون أكثر استدامة، حيث قد يمثل إنتاج البروتينات الحيوانية حوالي 37 بالمائة من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في العالم.
يعود أول منتج تجاري للبروتين الميكروبي، وهو نوع من علف الحيوانات يسمى Pruteen، إلى سبعينيات القرن الماضي. واليوم، تتوفر العديد من الأنواع الأخرى للاستهلاك البشري في محلات البقالة.
قوة فطر Fusarium veneatum
عندما يتعلق الأمر بصناعة هذه البدائل باستخدام الفطريات، فضل المهندسون منذ فترة طويلة فطر Fusarium venenatum لزراعة البروتين لأنه ينتج قواماً يشبه إلى حد كبير اللحوم. لكن عملية الإنتاج ليست مثالية. هذا الفطر المعين له جدران خلوية سميكة تجعل من الصعب على البشر هضمه، ويتطلب قدراً كبيراً من الموارد لتنميته إلى كتلة حيوية مفيدة كبديل للبروتين. هذه مشكلة، خاصة إذا كان جزء من جاذبية البروتين الميكروبي هو تقليل الأثر البيئي المرتبط بالزراعة الحيوانية التقليدية.
هنا تأتي قوة تقنية CRISPR. أراد ليو وزملاؤه معرفة ما إذا كان بإمكانهم تحديد و”إلغاء” الجينات المحددة في الحمض النووي للفطر لتعزيز قابلية الهضم وكفاءة الإنتاج الإجمالية في وقت واحد. استغرق الأمر بعض الوقت للعثور على الأهداف المناسبة، لكنهم أزالوا في النهاية الجينات المرتبطة بإنزيمات كيتين سينثاز وبيروفات ديكاربوكسيلاز. أدت إزالة الإنزيمات المرتبطة بكيتين سينثاز إلى تقليل سلامة جدار خلية الفطر، مما جعله أسهل في الهضم. وفي الوقت نفسه، أدت إزالة الإنزيمات المرتبطة ببيروفات ديكاربوكسيلاز إلى ضبط عملية التمثيل الغذائي للفطر، مما قلل من كمية العناصر الغذائية اللازمة لإنتاج البروتين.
تتطلب سلالة الحمض النووي المعدلة الجديدة هذه 44 بالمائة أقل من السكر لإنتاج نفس كمية البروتين مقارنة بسلالة غير معدلة وراثياً. كما تمكنت من إنتاج البروتين بسرعة أكبر بنسبة 88 بالمائة من النسخة الأصلية. باستخدام هذه الأرقام كنقطة انطلاق، قام الفريق بمحاكاة الأثر البيئي لإنتاج الفطر على نطاق واسع مقارنة بالبروتين الحيواني التقليدي. في حين أن هناك العديد من العوامل المتضمنة مثل نوع البنية التحتية الزراعية المتاحة لبلدان معينة، أفاد الباحثون أن سلالتهم المعدلة وراثياً ستتطلب 70 بالمائة أقل من الأراضي لإنتاج نفس كمية البروتين مثل الدجاج.
“مجتمعة، يقدم هذا العمل أدلة مقنعة على أن تقنية CRISPR/Cas هي أداة تعديل جيني قوية يمكن أن تعزز في وقت واحد الخصائص الغذائية واستدامة البروتين الميكروبي، مما سيساعد على دفع التطوير طويل المدى لصناعة البروتين البديل،” كما يكتب الباحثون في الورقة.
ذات صلة: [هذا البديل اللحمي المخمر يمكن أن يساعد في خفض معدلات إزالة الغابات العالمية إلى النصف]
تقليل استهلاك المنتجات الحيوانية أسهل قولاً من الفعل
تأتي هذه النتائج الجديدة وسط فترة من التغيير السريع في بدائل البروتين. بينما حققت منتجات اللحوم النباتية الشهيرة، مثل تلك التي تقدمها Beyond Meat وImpossible Foods، نجاحاً تجارياً كبيراً في منتصف العقد الثاني من القرن الحالي، شهدت هذه العلامات التجارية انخفاضاً في المبيعات مؤخراً. كما واجهت انتقادات متزايدة، سواء كانت مبررة أم لا، لاحتوائها على مستويات أعلى من الصوديوم وإضافات أخرى مقارنة بالبروتين الحيواني.
اللحوم المزروعة، والتي تشير إلى البروتين الحيواني المزروع في المختبر من خلايا حيوانية، تكتسب اهتماماً شعبياً وتجذب مليارات الاستثمارات في نفس الوقت. المتسوقون أيضاً فضوليون: وجد استطلاع أجرته جامعة بوردو عام 2024 أن ثلثي المستجيبين قالوا إنهم سيجربون اللحوم أو الدجاج المزروع في مطعم.
على الرغم من أن هذا النوع من البروتين المزروع لا يزال بعيداً سنوات عديدة عن التوفر الواسع النطاق (قطعة دجاج واحدة مزروعة في المختبر تكلف حالياً حوالي 50 دولاراً لإنتاجها)، إلا أنه يواجه بالفعل ردود فعل سلبية. في الولايات المتحدة، أقرت العديد من الولايات بما في ذلك فلوريدا وميسيسيبي، تشريعات تحظر إنتاج أو بيع اللحوم المزروعة. كما أنها ليست نفوراً أمريكياً فريداً. في العام الماضي، أصبحت إيطاليا رسمياً أول دولة تحظر إنتاج أو بيع أو استيراد اللحوم المزروعة أو علف الحيوانات.
كل ذلك يعني أن بدائل اللحوم الميكروبية المخمرة مثل الفطريات قد تواجه بعض الحواجز الكبيرة التي يجب تجاوزها، خاصة مع استمرار ارتفاع الطلب العالمي على الأنظمة الغذائية الغنية بالبروتين. يمكن أن يعني الاستخدام المتزايد للأغذية الفطرية المعدلة وراثياً أراضٍ أقل وموارد أقل مخصصة لتربية الماشية، وعدد أقل من المخلوقات التي تعيش أيامها الأخيرة في مسلخ.
