Технологии будущего и настоящего, которые могут спасти человечество от голода

В марте 1959 года лондонское Королевское общество Содружества давало необычный обед. За столом собрались ученые, официальные лица страны и другие не менее уважаемые люди. Особенностью этого обеда было одно странное блюдо, которое подали гостям, не сказав, что это такое: огромные бобы арахиса. По словам очевидцев, каждый из этих бобов был размером с орех миндаля.

Странное блюдо оказалось сортом арахиса NC 4x (расшифровывается как «Сорт четвертого поколения, облученный рентгеновским излучением»). Его вырастила некая Мюриэль Хоуорт, а облучил первую партию бобов изобретатель Уолтер Грегори. Бобы были сырые, и гости отказались их пробовать, но после этого приема Хоуорт получила заслуженное признание у журналистов, а немного позже основала Общество атомного садоводства.
Автор нескольких известных книг о садоводстве Беверли Николс с восторгом отзывался об NC4x. «Вчера я держал в руках самое потрясающее растение в Великобритании, — писал он. — Это первый «атомный» арахис. Он — наша сокровенная надежда на победу над голодом».
Не только Хоуорт занималась «атомным садоводством» — некий С. Пис активно продавал семена облученных растений в США. Он получил лицензию от американской Комиссии по вопросам атомной энергетики на приобретение изотопа кобальт-60. Радиоактивный материал Пис поставил в бункер, находившийся во дворе его дома, и регулярно приходил к нему, чтобы положить на облучение очередную партию семян.
Существовали и целые «гамма-сады» при различных американских институтах. Они имели концентрическую форму — в центре конструкции находился источник радиации, а вокруг были высажены различные растения. Многие американские садовые культуры являются потомками тех самых выращенных в «гамма-садах».
Идея атомных растений очень напоминает гигантские растения из книги Николая Носова «Незнайка на Луне». И там, и там использование технологий должно было позволить накормить бедных и нуждающихся. Но если второй пример представлял собой лишь сюжет детской книги, то в первом все было по-настоящему.
Футурологи и ученые прошлого мечтали решить проблему снабжения человека пищей разными способами. Например, химик Джейкоб Росин писал в своей книге «Дорога к изобилию» о том, от чего бы современные домохозяйки попадали бы в обморок: он предлагал заменить природную пищу искусственной, состав которой разрабатывался бы в лабораториях. «Пора лишить натуральную пищу ореола святости и посмотреть на то, чем она является на самом деле: плохо подобранной смесью химических элементов и неперевариваемых материалов, многие из которых опасны для здоровья», — писал он.

Цветы и растения, выращенные с помощью атомной энергии

Сейчас, когда человечество достигло того самого «будущего», о котором писали Росин и подобные ему, люди до сих пор едят ту же самую пищу, что и в 50-х — 60-х годах прошлого века. Где же таблетка, съев которую, можно наесться на весь день? Где репликатор еды, готовящий любое блюдо за секунды автоматически? Кажется, что прогнозы мечтателей прошлого не сбылись, но тем не менее некоторое из предсказанного уже сейчас существует, хотя люди и воспринимают эти технологии как данность. Как же ученые и предприниматели собираются накормить растущее с каждым годом население Земли?

Настоящее мясо без настоящей крови

В августе 2013 года группе журналистов и экспертов, собравшейся на пресс-конференции в Лондоне, подали гамбургеры. На вид они почти ничем не отличались от обычных. Дегустаторы отмечали, что блюдо было недостаточно сочным, несколько странного вкуса, но в целом вполне приемлемое. «Я считаю, что это мясо», — объявила Ханни Рютцлер из исследовательского коллектива Future Food. Повод сомневаться в этом был — гамбургеры сделали из искусственных мышечных волокон, выращенных в пробирке.
Изготовлением полуфабриката для блюда занимался коллектив ученых из Университета Маастрихта (Нидерланды) под руководством доктора Марка Поста. Каждый гамбургер состоял из 20 тысяч отдельно выращенных мышечных волокон. Их соединили в однородную массу, придали получившемуся фаршу розоватую окраску при помощи свекольного сока, поджарили и подали к столу с овощами на булочке с кунжутом.
Спонсором проекта выступил один из основателей Google Сергей Брин, вложивший в проект €215 тысяч. Он мечтает, что когда-нибудь человечество перестанет безразлично относиться к условиям, в которых содержат скот, и прекратит употреблять в пищу мясо живых существ.
Впрочем, жестокое обращение с животными — не главная причина, по которой выращенный в лаборатории гамбургер привлекает столько внимания. В знаменитом докладе 2006 года под названием «Длинная тень животноводства» описывается влияние животноводства на природу. В нем говорится, что именно эта отрасль сельского хозяйства ответственна за выделение 18% парниковых газов, производимых в результате деятельности человека, и под нее отдано 30% поверхности суши Земли.

Мясо из искусственных мышечных волокон, выращенных в пробирке

Конечно, сейчас производство искусственного мяса требует гигантских финансовых вложений, а значит, заменить им сочный кусок говядины пока не удастся. Тем не менее доктор Пост полагает, что наладить промышленное производство фарша, выросшего в чашке Петри, вполне возможно. «Через 20 лет перед вами на прилавке магазина будут лежать два идентичных продукта, с одинаковым вкусом, с одной ценой, — говорит Прайс. — Один из них произведен благодаря применению экологически чистого процесса, на него затрачено существенно меньше ресурсов, он безопасен и не ассоциируется с каким-либо животным, а значит, ваш выбор падет на него». Он уверен, что любой человек в таком случае предпочтет искусственное мясо настоящему.
Одной из основных проблем для разработчиков этого продукта на сегодняшний день является длина мышечных волокон. Длина выращенных Прайсом и его коллегами едва достигала одного сантиметра, потому их и потребовалось около 20 тысяч на один гамбургер.
В отличие от них компания Modern Meadow собирается печатать намного более длинные мышечные волокна с помощью специального 3D-принтера. Биоматериал просто наносится на специальный каркас, где клеточные культуры постепенно растут. Этот метод был заимствован из медицины — с помощью подобных технологий врачи уже выращивают некоторые органы человека. Нетрудно представить, что в будущем в ресторане клиент сможет заказать и человеческое мясо — почему бы и нет, ведь оно будет не срезано с тела, но получено во все той же пробирке.
Есть и другие подходы к решению проблемы: компания Impossible Foods не считает, что для создания настоящего гамбургера нужно выращивать мышечные волокна. Они разработаливещество под названием heme, вкус которого почти невозможно отличить от вкуса крови. Им приправляют соевый гамбургер, и мало кто после этого может отличить его от котлеты, приготовленной из рубленного мяса.

Яйца без курицы

В 2012 году на китайских продуктовых рынках начали появляться дешевые искусственные яйца, почти ничем не отличающиеся от настоящих куриных, в том числе и внутри. Подвох обнаруживался лишь во время их приготовления. Дело в том, что белок и желток состояли из смолы, крахмала, загустителя и пигмента, помещенных в форму. После этого получившееся «яйцо» окунали в смесь парафина и гипса для создания скорлупы.
Компания Hampton Creek тоже делает искусственные яйца. Хотя они не похожи на птичьи по внешнему виду и представляют собой зеленоватый порошок, на их основе, в отличие от китайских подделок, можно делать майонез или сдобную выпечку.

Искусственные вареные яйца

Треть куриных яиц, производимых в США, используется для нужд пищевой промышленности. Основатель Hampton Creek Джош Тетрик говорит, что продукт его фирмы не только на 20% дешевле, он еще и позволяет прекратить мучения огромного количества несушек, запертых в тесных клетках на птицефабриках, и сократить выбросы вредных для окружающей среды веществ. Наконец, искусственное яйцо здоровее куриного, так как оно не содержат холестерина.
Продукт, разработанный Hampton Creek, состоит исключительно из белков растительного происхождения. Специалисты компании очень долго искали нужные растения — в этом поиске принимали участие повара, биохимики и диетологи. Они перебрали сотни разновидностей термопсиса ромболистного, создавая все более совершенные прототипы массы, призванной заменить куриное яйцо.
По словам Тетрика, теория перемен, на которой основана концепция его компании, заключается в том, что переход на новый продукт будет проходить быстрее, когда люди узнают, что он доступнее и удобнее оригинала. «Мы приходим к производителю и просим его перестать использовать яйца, полученные от кур, запертых в клетках, ведь наше предложение на 48% дешевле, — говорит он. — Даже если вас не волнует судьба животных, вы все равно заинтересуетесь, так как в результате наше предложение выгоднее».

Шестиногий ответ глобальному потеплению

Чтобы получить один килограмм кузнечиков, нужно существенно меньше ресурсов, чем для получения килограмма говядины. Выращивание насекомых не требует их выпаса на лугу, для них не нужны удобные стойла. Поскольку они являются беспозвоночными хладнокровными, большая часть потребляемого ими корма идет на построение съедобных частей тела, тогда как свиньям и коровам необходимо очень много есть только для того, чтобы поддерживать высокую температуру тела. Более того, насекомые чрезвычайно питательны: в 100 граммах личинок бабочки Usta Terpsichore содержится 25 граммов белка — больше, чем в таком же количестве курятины.
Если в некоторых восточных и африканских странах использование насекомых в пищу в порядке вещей, то на Западе положить в рот жареного сверчка заставишь не каждого. Тем не менее в последнее время ферм, на которых разводят насекомых для употребления в пищу, и в Америке, и в Европе появилось предостаточно.
Например, в пригороде Торонто (Канада) находятся ангары компании Next Millenium Farms, в которых растут сверчки. Большая их часть поступает в пищу не целиком — их превращают в муку. Как говорит Джарред Голдин, один из трех братьев, основавших фирму, в этой субстанции больше железа, чем в шпинате, столько же кальция, сколько в молоке, все аминокислоты, «тонны» кислот омега-3 и витамина B12. «Это не только очень вкусно, но и полезно», — отмечает он.

На сверчковой ферме

В сентябре 2014 года на этой фабрике побывал корреспондент издания The Verge. По его словам, сверчки содержатся в деревянных ящиках — в каждом из них находится примерно 45 килограммов насекомых. Корм и влага подается им автоматически. Затем сверчков помещают в пластиковые контейнеры, где они ждут своей участи — быть зажаренными. Разумеется, в духовку на противне закладывают не живых насекомых — их предварительно усыпляют углекислым газом.
Next Millenium Farms — лишь одна из многих компаний, занимающихся разведением и переработкой сверчков. Фирма Bitty Foods изготавливает из муки, полученной из этих насекомых, тесто для выпечки и продает сверчковое печенье. Компания Exo выпускает питательные батончики из сверчков, а фирма Six Foods собирается производить сверчковые чипсы.
Кто же покупает такие продукты? Как это ни удивительно, но в ногу с новыми веяниямишагают мамы — ведь их детям нужен белок, и накормить ребенка мясной котлетой намного сложнее, чем «энергетическим» батончиком или печеньем.
Впрочем, не только частные лица интересуются предложением компаний, внедряющих насекомых в повседневный рацион современного человека. Осенью 2014 года американская авиакомпания JetBlue подписала договор с фирмой AccelFoods, который предусматривает поставку бортового питания, куда как раз входят батончики из сверчков.

Дары моря

Не каждый станет есть продукт, изготовленный из сверчков, пусть и перемолотых в муку. Другое дело — водоросли, тем более что к салату из морской капусты россияне привыкли еще во времена СССР.
Этим растениям не нужны земля и пресная вода, они не требуют удобрений. Водоросли содержат множество витаминов и минеральных элементов, они богаты белком. Ламинария, известная в России как «морская капуста», вырастает до 3,5 метра всего за три месяца.

Чипсы из водорослей спирулины

Наконец, водоросли не выбрасывают в атмосферу парниковые газы. Более того, они забирают углекислый газ из воздуха. Ламинария поглощает на 20% больше углекислоты, нежели выделяет. В исследовании Рональда Осинги из Вагенингенского университета (Нидерланды) говорится, что если человечество будет питаться только водорослями, для обеспечения его пищей достаточно занять под посадки всего 1% океанического дна.
Если россияне знакомы с морской капустой, то в США она до сих пор считается деликатесом, подающимся в японских ресторанах. Но эта ситуация постепенно меняется. Американские компании, занимающиеся переработкой водорослей, начинают выпускать множество продуктов на их основе. В их число входят лапша, «энергетические» батончики, салаты и чипсы — из водорослей можно делать все, что угодно.

Вертикальные грядки

Впрочем, никто не предлагает отказываться от традиционных овощей и фруктов, но совсем другой вопрос заключается в том, где их выращивать. Когда речь идет о постройке новой жилплощади в современном мегаполисе, то решение очевидно: нужно строить многоэтажные здания. Так почему бы не воспользоваться той же парадигмой в сельском хозяйстве?
По подсчетам экспертов ООН, к 2050 году население Земли составит 9,1 миллиарда человек против нынешних семи миллиардов. Это значит, что для прокорма такой прибавки населения потребуется увеличить объемы производства пищи на 70%. Если предположить, что сверчков и водоросли никто есть не захочет, перед человечеством будет стоять вопрос, каким образом расширить площадь земли под распашку (или пастбища).
По словам профессора Диксона Депомье из Колумбийского университета (Нью-Йорк, США), переход на вертикальное земледелие имеет огромное преимущество по сравнению с традиционным. Помимо получения земли для обработки буквально из воздуха оно позволит снизить логистические расходы, а также уменьшить и выбросы углекислоты, так как «вертикальные фермы» будут располагаться прямо в городе и выглядеть как обычные небоскребы. Депомье считает, что поскольку городское население будет составлять к 2050 году 70% от всего населения Земли (опять же, по подсчетам ООН), то логично производить посадки прямо в городе.

Концепция вертикального земледелия в Чикаго

Более того, овощи и фрукты, выросшие на «вертикальных фермах», более безопасны для здоровья покупателя, ведь в замкнутом контролируемом пространстве практически отпадает необходимость в использовании пестицидов. Проблемы эрозии почвы тоже уйдут в прошлое, поскольку большая часть посадок будут выращиваться на гидропонике, в растворе необходимых минералов. Специальные очистные сооружения позволят создать почти замкнутый цикл, в котором расход влаги и питательных веществ можно свести к минимуму.
Ничего фантастического в технологиях, необходимых для реализации таких проектов, нет. Существуют современные комплексы, позволяющие автоматически регулировать температуру, поток воздуха, влажность и освещение в замкнутом пространстве.
В некотором роде коммерческие «вертикальные фермы» уже есть: пока это не многоэтажные здания, но просто очень большие теплицы, в которых зелень на гидропонике растет на десятках полок, поднимающихся почти на десять метров вверх. Именно так ведетхозяйство сингапурская фирма Sky Greens. Чтобы каждое растение на каждой полке получало достаточно солнечного света, нижние полки постепенно поднимаются вверх, а верхние опускаются вниз.
Установка Sky Greens в обычных условиях не требует использования электросети. Она основана на гидравлической системе, причем для приведения в движение полок каждой из стоек достаточно одного литра жидкости. Дождевая вода собирается в баке, находящемся на крыше теплицы, после чего устремляется вниз, вращая лопасти механизма. Затем она поступает в генератор электроэнергии, заряжающий насос, возвращающий ее обратно в резервуар. На случай засухи есть запасной мотор, подключенный к розетке, но в целом эта система практически не выбрасывает вредные вещества в атмосферу.

Пища из принтера

В популярном фантастическом сериале «Звездный путь» на космических кораблях устанавливали так называемые репликаторы, способные производить те или иные блюда из белковой массы, просто размещая в нужном порядке цепочки белков и прочих питательных элементов.
Над реализацией похожего проекта сейчас работают ученые из Института здравоохранения компании Nestle. Впрочем, с несколько иной целью — с помощью такого устройства предполагается победить болезни, сопровождающие человечество на протяжении многих лет.
Программа, которую разрабатывает фирма, называется «Железный человек». В ее рамках специалисты компании создают специальные блюда и напитки, призванные лечить и предупреждать многие болезни. Ученые пытаются определить биологические отметки, являющиеся сигналом ожирения, а также выяснить связь между нехваткой определенных витаминов и питательных веществ и диабетом, раком и сердечно-сосудистыми заболеваниями.

Специалисты Nestle считают, что для создания персонального питания, богатого необходимыми для индивидуума веществами, понадобится машина, создающая специальные блюда для каждого человека. По словам директора Института здравоохранения Nestle Эда Бэтге, это устройство действительно будет напомнить репликатор из «Звездного пути». Он, правда, считает, что на его создание уйдет не один год, но когда-нибудь «питательные вещества будут поставляться в такой же капсуле, в которой сейчас поставляется кофе Nespresso».

Завтрак, обед и ужин в стакане

Действительно, зачем вообще готовить блюда из мяса, овощей или фруктов? Не все получают удовольствие от еды. Пища нужна для восполнения запаса энергии и поддержания необходимого для метаболизма баланса веществ в организме — так не стоит ли просто потреблять именно определенные питательные вещества в чистом виде?
В XX веке многие ученые полагали, что в будущем люди не станут тратить время на еду — завтрак, обед и ужин поместятся в паре-тройке таблеток, эдаком аналоге капсул для капсульной кофе-машины. Как писала газета Rock Valley Bee в 1923 году, «полноценный обед поместится в кармане жилетки». «Когда-нибудь мы забудем о готовке и мытье посуды», — оптимистично заявляло издание.
Впрочем, тема сублимированной высокоэнергетичной пищи не всегда подавалась в положительном контексте. Фильм Soylent Green, снятый по мотивам романа Гарри Гаррисона в 1973 году, описывал Нью-Йорк 2022 года, в котором у половины людей нет работы, а, соответственно, и еды. Чтобы не умереть с голоду, им приходится покупать питательные и дешевые чипсы Soylent Green, сделанные якобы из океанического планктона. Под конец картины оказывается, что по-настоящему их изготавливали из переработанных человеческих останков.

Несмотря на такую непривлекательную историю, сейчас на рынке есть продукт под названием Soylent. Фактически он представляет собой воплощенную мечту тех, кто хотел получить таблетку, проглотив которую, можно наесться на весь день. Soylent — это напиток с опенсорсным рецептом (здесь: «опенсорс» — доступность рецепта и материалов для его создания по свободной/открытой лицензии — РП). Он получается из порошка, который содержит все жизненноважные химические элементы — витамины, белки, жиры, железо, магний, фосфор и так далее. Его разработал (и продолжает совершенствовать) американский инженер Роб Райнхарт.
Порция напитка с энергетической ценностью 2,6 тысячи килокалорий — дневной нормой для здорового взрослого человека — обойдется потребителю в $5. Некоторые считают, что по вкусу Soylent похож на сыр, другие — на только что замешанное тесто, третьи вообще сравнивают его со вкусом грязной тряпки, которой вытирают стол. Тем не менее некоторые попробовавшие напиток считают, что он вполне мог бы заменить им завтрак, обед и ужин.
Как объясняет Райнхарт, в его задачу не входило разработать нечто вкусное, благо «вкусных вещей на свете хватает». По его словам, главное в его продукте — это дешевизна, удобство употребления и эффективность. «Мне не не нужно мыть посуду», — вторит он футурологам XX века. У Soylent версии 1.0 была проблема: после него в кишечнике сильно повышалось газообразование, но версия порошка 1.1, появившаяся в октябре 2014 года, лишена этого недостатка.
Корреспондент издания The Verge Крис Зиглер попытался питаться исключительно Soylent в течение месяца. Несмотря на то, что ничего страшного с ним не произошло, — у него не было постоянного чувства голода или слабости — но первое яблоко, которое он попробовал, стало «лучшим яблоком» в его жизни. «Если вы ненавидите еду, то я уверен, что Soylent — это то, что вам нужно, — пишет Зиглер. — Если же нет, то пусть он послужит хорошим напоминанием о том, почему мы любим еду: она приятно выглядит, хороша на вкус и служит катализатором общения».