Czy będziemy jeść mięso z sałaty? Naukowcy zmienili rośliny w fabryki kluczowego białka mięśni

Globalna produkcja mięsa obciąża środowisko w sposób trudny do przecenienia. Pochłania gigantyczne zasoby wody i energii, przyczynia się też do emisji gazów cieplarnianych. Fakty te coraz silniej przedostają się do publicznej świadomości i sprawiają, że konsumenci poszukują alternatyw. Rynek roślinnych zamienników mięsa rośnie o ponad 8% rocznie. Naukowcy wciąż poszukują innowacyjnych metod pozyskiwania kluczowych składników odżywczych bez konieczności uboju zwierząt. Wygląda na to, że znaleźli kolejną.

Tajemnica czerwonego mięsa: czym jest mioglobina?

Czy zdarzyło ci się kiedyś narzekać na mięso, które „puściło wodę”? Dla większości konsumentów to znak, że z mięsem jest coś nie tak i zapewne zostało nastrzyknięte solanką, aby sztucznie zwiększyć jego wagę. Tymczasem prawda jest zupełnie inna i wcale nie związana z nieuczciwością producentów: ta „woda” to mioglobina.

To białko, które odgrywa kluczową rolę w organizmach kręgowców, magazynując tlen w mięśniach poprzecznie prążkowanych. Obecność hemu (grupy enzymów wchodzącej w skład m.in. hemoglobiny) i związanego w nim jonu żelaza odpowiada za zdolność mioglobiny do wiązania tlenu. Nadaje też mięśniom ich charakterystyczną, czerwoną barwę.

Historia badań nad mioglobiną jest w biologii niezwykle ważna – w 1958 roku John Kendrew odkrył jej strukturę za pomocą rentgenografii, za co cztery lata później otrzymał Nagrodę Nobla. W kuchni mioglobina jest nie mniej istotna – podczas obróbki cieplnej ulega przemianom, które decydują o smaku i zapachu przyrządzanego mięsa.

„Pistolet genowy” zmienia rośliny w fabryki białka

Przełomowe badanie, którego wyniki opublikowano właśnie w czasopiśmie „Frontiers in Plant Science”, udowodniło, że rośliny wyższe mogą stabilnie produkować zwierzęcą mioglobinę. Zespół naukowców pod kierownictwem Alexii Groff z Imperial College London wykorzystał technikę zwaną potocznie „pistoletem genowym”.

Za jej pomocą do chloroplastów siewek sałaty (Lactuca sativa) oraz tytoniu (Nicotiana tabacum) wprowadzono zoptymalizowane wersje genów mioglobiny świni i bydła. Wybór chloroplastów nie był przypadkowy – te centra fotosyntezy, ze względu na swoje bakteryjne pochodzenie i dużą ich liczbę w komórce, są znacznie wydajniejszymi fabrykami białek niż jądro komórkowe.

Efekt? Rośliny zaczęły produkować mioglobinę. Badacze ze zdumieniem zaobserwowali, że mimo produkcji obcego dla nich białka, rośliny pozostały zdrowe, płodne i nie wykazywały żadnych zaburzeń w procesie fotosyntezy. Co więcej, modyfikacja okazała się trwała – gen był skutecznie przekazywany kolejnym pokoleniom roślin.

Czy sałata i tytoń zastąpią krowy i świnie?

Choć uzyskane stężenie mioglobiny, wynoszące około 810 mg na kilogram suchej masy sałaty, jest około dziesięciokrotnie niższe niż w mięsie, bilans ekologiczny przemawia na korzyść roślin.

– Uprawa roślin jest znacznie bardziej efektywna pod względem wykorzystania zasobów niż hodowla zwierząt. W rezultacie mioglobina pozyskiwana z roślin mogłaby zapewniać z hektara ilość białka porównywalną z produkcją zwierzęcą, a potencjalnie nawet większą, przy jednocześnie znacznie mniejszym zużyciu wody i niższej emisji gazów cieplarnianych – podkreślają naukowcy. Najbardziej obciążająca dla środowiska jest produkcja wołowiny.

Roślinna mioglobina jest identyczna ze zwierzęcą, co pozwala na jej wykorzystanie np. jako składnika poprawiającego barwę, smak i wartość odżywczą roślinnych produktów. Naukowcy pracują teraz nad zwiększeniem wydajności poprzez usprawnienie metabolizmu hemu w roślinach.

W przyszłości jadalna, wzbogacona w mioglobinę sałata mogłaby trafić bezpośrednio na nasze talerze jako nowatorski superfood. To dopiero początek drogi, ale kierunek jest jasny: chloroplasty roślin mogą produkować zwierzęce białka.

Źródło: Frontiers in Plant Science

Nasza autorka

Magdalena Rudzka

Redaktorka i wydawczyni National-Geographic.pl. Wcześniej związana m.in. z National Geographic Traveler i magazynem pokładowym PLL LOT Kaleidoscope. Z wykształcenia humanistka (MISH i SNS PAN), ale to przyroda stanowi jej największą pasję. Szczególnie bliskie są jej ekosystemy słodkowodne, a prawdziwym „konikiem” są ryby. W National-Geographic.pl pisze o swoich przyrodniczych pasjach, nauce i medycynie. Prywatnie ceni sobie podróże po nieoczywistych kierunkach, ze szczególnym sentymentem do Europy Środkowej i Wschodniej.