Biotechnolodzy stworzyli sałatę i tytoń, które w swoich komórkach produkują mioglobinę – ważne białko mięśni zwierząt. Zmodyfikowane rośliny mogą w przyszłości znaleźć zastosowanie w produkcji żywności, m.in. roślinnych zamienników mięsa.
Poszukiwanie alternatyw dla mięsa
Produkcja mięsa wiąże się z dużymi kosztami środowiskowymi – przypominają naukowcy z Imperial College London. Wymaga m.in. znacznych ilości energii i wody. Istotna jest również kwestia dobrostanu zwierząt, która dla wielu konsumentów staje się coraz ważniejsza.
Jednocześnie mięso pozostaje jednym z najlepszych źródeł białka w diecie człowieka. Dlatego – jak zwracają uwagę autorzy nowej publikacji – wartość światowego rynku jego zamienników wynosi obecnie od 6,7 do 8,1 mld euro rocznie. W ciągu najbliższej dekady rynek ten ma rosnąć w tempie 8,1–12,3 proc. rocznie.
Naukowcy pracują nad różnymi alternatywami dla tradycyjnego mięsa. Oprócz hodowli komórkowej badają m.in. możliwość genetycznego modyfikowania bakterii i drożdży, aby produkowały wybrane białka zwierzęce.
Brytyjski zespół badaczy na łamach czasopisma „Frontiers in Plant Science” przedstawił jeszcze inne rozwiązanie – wykorzystanie roślin.
Mioglobina produkowana w chloroplastach
– Wykazaliśmy, że rośliny można zmodyfikować tak, aby w swoich chloroplastach – strukturach odpowiedzialnych za pozyskiwanie energii w procesie fotosyntezy – produkowały zwierzęce białko, mioglobinę. Mogłoby to zapewnić bardziej zrównoważony sposób wytwarzania ważnego składnika roślinnych zamienników mięsa – mówi dr Alexia Groff, współautorka publikacji.
Mioglobina jest bogatym w żelazo białkiem zawierającym żelazo hemowe. Pomaga zaopatrywać mięśnie w tlen i odpowiada za ich czerwony kolor.
Naukowcy sklonowali geny kodujące mioglobinę świni i bydła, a następnie wprowadzili ich kopie do chloroplastów laboratoryjnych siewek tytoniu i sałaty. U części siewek gen został włączony do niewielkiego, kolistego genomu tych organelli. Zmodyfikowane rośliny zakwitły i wytworzyły nasiona, a ich potomstwo odziedziczyło obcy gen.
W ramach eksperymentu ten sam gen wprowadzono także do znacznie większego genomu jądrowego obu gatunków oraz do chloroplastu jednokomórkowego glonu Chlamydomonas reinhardtii.
Chloroplasty wydajniejsze niż jądro komórkowe
Okazało się, że chloroplasty znacznie lepiej nadają się do produkcji mioglobiny niż jądro komórkowe.
– Ze względu na bakteryjne pochodzenie chloroplastów oraz dużą liczbę ich kopii w komórce są one zazwyczaj znacznie wydajniejsze niż jądro komórkowe w produkcji dużych ilości białka. W tym badaniu wykorzystaliśmy tytoń, ponieważ jest najlepszą rośliną modelową do rozwijania tej technologii, oraz sałatę, ponieważ jest rośliną jadalną, którą w przyszłości można byłoby wykorzystać do produkcji składników żywności – wyjaśnia Groff.
Pomiary wykazały, że uzyskano 800 mg mioglobiny na kilogram suchej masy tytoniu oraz 810 mg na kilogram suchej masy sałaty. W przypadku tytoniu, w którym gen wprowadzono do genomu jądrowego, ilość wyprodukowanego białka była trzykrotnie mniejsza.
Dla porównania mięso zawiera od 8100 do 11 200 mg mioglobiny na kilogram suchej masy.
Mniejsze zużycie wody i niższe emisje
Mimo znacznie niższej zawartości mioglobiny w zmodyfikowanych roślinach naukowcy dostrzegają duży potencjał tej metody.
– 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 badacze.
Mioglobinę można byłoby pozyskiwać z liści i oczyszczać za pomocą metod stosowanych już przemysłowo. Ponieważ byłaby identyczna z mioglobiną zwierzęcą, mogłaby służyć jako składnik roślinnych zamienników mięsa, poprawiający ich barwę, smak i wartość odżywczą.
Sałata wzbogacona w żelazo hemowe
Zmodyfikowana sałata mogłaby w przyszłości nie tylko dostarczać składnika do produkcji zamienników mięsa, lecz także sama pełnić funkcję żywności wzbogaconej.
– Mamy nadzieję, że jadalna sałata zmodyfikowana tak, aby wytwarzała mioglobinę, mogłaby pewnego dnia służyć również jako żywność wzbogacona w żelazo hemowe, o ile pozwolą na to przepisy – dodaje dr Kyoko Morimoto, współautorka badania i dyrektorka naukowa firmy Kyomei. Ten biotechnologiczny start-up z Cambridge częściowo sfinansował badanie.
Źródło: naukawpolsce.pl