NO.867 人造肉是一门好生意吗?


和你一起终身学习,这里是罗辑思维。

今天的罗胖精选,来自得到App的一门前沿科技课《合成生物学》。

主理人是一位非常年轻也非常优秀的青年科学家——李腾老师。就在2019年初,他被《麻省理工科技评论》评选为中国“35岁以下科技创新35人”,在国际上很有影响。

那合成生物学究竟有什么用?为什么硅谷大佬看到这几个字就两眼放光呢?

接下来,就让我们一起听听李腾老师的讲解。

你好,欢迎来到合成生物学课,我是李腾。

想要设计生命,最关键就是这三件事:用工程思维重构生物学功能,用数据驱动提高合成成功率,通过加速进化获得自然界没有的新功能。

有了这么一套编程方法,合成生物学家和初创公司就可以在生命的底层系统上,创造各种各样的APP了。

有个事儿你可能知道,2019年人造牛肉火了,人造牛肉跟合成生物学有什么关系呢?学完这一讲,你会找到答案。

1.为什么要做人造牛肉?

就在2019年,快餐企业汉堡王推出“不可能皇堡”,赛百味推了人造“肉丸”,包括肯德基也推了人造鸡肉的炸鸡。为什么这么多餐厅同时在推人造肉呢?

其实稍微查一下它的新闻,就会发现这些人造肉都来自于两家美国公司(一家叫Impossible Foods,一家叫Beyond Meat)。多说一句,这两家公司的名字起得挺有意思,翻译成中文,分别叫“不可能食物”和“超越肉”。

他们不光在美国开了餐厅,不可能食物(Impossible Foods)还在香港开了180多家自营餐厅,现在在深圳也能吃到他们的产品了。

肉的生产出了什么问题?为什么这些人都想找到一种新方式去生产肉呢?

肯定不是为了单纯满足素食主义者的需求,而是传统肉类生产方式,的确存在很多问题,面临可持续性的挑战。

举个例子,现在,地球上四分之一不结冰的土地都被用来放牧,而农田加起来也才三分之一。联合国预计,按照现在的人口增长速度,到了2050年吃掉的肉会比2005年多70%。

除了土地,饲料和水的消耗也非常大。

生产1公斤牛肉,需要消耗16公斤谷物和1.5万升水。

这还不算,牛肉生产对环境影响也很大。现在全球温室气体排放中,有15%是因为养牛造成的。如果你把全球的牛都聚集到一起,这个“牛之国”会是世界第三大温室气体排放国。

与其浪费大量的资源养一头牛,不如想想有没有什么不养牛也能吃到牛肉的方法,所以就有了人造肉这么一个行业。

2.人造肉是怎么做的?

我拿不可能食物(Impossible Foods)来举例,说说人造肉是怎么做的。

其实,牛肉成分很简单,比如一块碎牛肉饼,蛋白质、脂肪和水基本就构成了它100%的质量。

从化学组成来看,找到蛋白和脂肪的替代品,再加上少量微量元素,这就是人造肉了,不可能食物(Impossible Foods)就选择用椰子油来替代脂肪。

但光是这么做,这种人造肉吃起来不像牛肉,因为它没有牛肉的口感。比如“嚼劲”,比如煎了之后那种独特的香气,这些都没有。

因为牛肉蛋白很特殊,是大量纤维状的蛋白,所以牛肉才有“嚼劲”。不可能食物(Impossible Foods)最终从小麦和土豆中找到了一种类似的纤维状蛋白,模拟了牛肉的嚼劲。

就算是这样,人造肉还是没有“灵魂”,它缺少一个至关重要的成分,叫“血红素”。你吃牛排的时候,切出来红色的“血水”,其实就是血红素。煎牛肉有特别的香味,也是因为有血红素的存在。

不可能食物(Impossible Foods)的点睛之笔,就是把血红素的基因元件放进酵母里,用酵母合成,再加入肉饼之中。于是乎,一个由小麦、椰子、土豆拼成的,具有牛肉口感和味道的人造牛肉就搞定了。

按照这种方式生产,等量的牛肉能节省80%以上的土地,少用90%以上的水和化石燃料。

3.最关键的生产材料:基因元件

但如果只是把人造肉看成肉类产业的延伸,看成环保问题的一个解决方案,那就把它想小了。实际上,人造肉产业可以让你看到,人类利用资源的方式正在发生变化。

本来,我们想要吃牛肉,就要养牛;想要吃苹果,就要种苹果树;想用石油,必须去地底下开采。

而且这些应用在现在的产业里,是风马牛不相及的,他们需要的生产材料千差万别。养牛需要水和饲料,种植需要土地、需要施肥,挖石油要靠开采。

但现在,养牛不再是获取牛肉的唯一方式,我们想吃鸡翅,不应该去养有8只翅膀的鸡,直接合成鸡翅就好了。

也许,未来最关键的生产材料只有一样,就是基因元件。

我们完全可以用同样的生物反应器,用同样的原料,葡萄糖和水,用一样的底盘微生物,但在上面装上不同的基因元件,生产出来的东西就完全不一样。

本来基因元件属于生物个体,但现在,基因元件完全可以独立于生物存在。这些像乐高积木一样的元件,可以按照人类的设想和需求,重新组合。

未来我们要关心的不一定是土地够不够、水够不够、能源够不够,这些可能不重要。重要的是,有没有那个我们想要的基因元件,能不能组装到我的目标生物上。

21世纪是生物学的世纪,说的就是基因可能要比矿产更有价值。

这样的例子非常多,比如说护肤品很常用到的一种物质,叫角鲨烷,它是一种天然保水剂,保水效果特别好。在人体皮肤表面可以和汗液混合成一层天然保护层,保持水分。

传统的生产方式只能从鲨鱼的肝脏里提取,那么生产1吨角鲨烷需要杀掉3000条鲨鱼。但现在完全可以在酵母里,重建合成角鲨烷的路径。

像龙涎香这种非常名贵的香料,也不需要去捕杀抹香鲸,同样可以在酵母里合成。

再比如做衣服用的纤维,也可以用这种方式去生产,做一些人造地毯。甚至蜘蛛丝也能拿来做衣服。

蜘蛛丝是一种非常好的材料,几乎是最坚韧的材料,尤其蜘蛛网主丝,强度可以达到钢筋的六倍。这是什么概念呢?

你别看我们平时轻易地就可以拉断蜘蛛网,蜘蛛网上每条线的直径只有千分之三毫米。我们只要把这个直径扩展到超过一毫米,一张蜘蛛网可以像捕捉苍蝇一样,捕捉住一架直升机。

现在有一家公司(Bolt Threads),他们用酵母来合成蛛丝。这种蛛丝不光能做普通的衣服,还能做防弹衣。

不过,你听说过养蚕得到蚕丝,制作丝绸。但肯定没听说过,养蜘蛛,拿蜘蛛丝做衣服吧?为什么没人这么干呢?

因为蛛丝是不可能靠养蜘蛛获得的,自然界里的蜘蛛,不能群居,也不能家养。你把一窝小蜘蛛放在一起孵化,结局是互相搏斗,你死我活。就算是能获得一些蛛丝,产量也非常低,不可能做成商品。

但我们换一种生产方式,这些自然的规则就不会成为限制了。

这家公司现在也和户外品牌合作,做冲锋衣,你在他们的官网上可以买到蜘蛛丝做成的领带。Adidas和德国一家类似的公司(AMSilk)合作,制造了蜘蛛丝运动鞋,也快上市了。

4.总结

顺着这个思路,以前稀缺的是资源,争斗、战争、商业都是围绕资源展开的。远到大航海时代,近到伊拉克战争,核心词没变过——资源稀缺。地球上的资源就这么多,要么抢这些存量,要么去地底下、海底下、外太空找新的。

但是合成生物学给的是另一套思路,你只要有一个通用生物反应器,你有研究得足够透彻、足够多的基因元件,就可以手握一个万能机器,想生产什么就生产什么。

美国国防高级研究计划局(DARPA)在2014年,同时启动了两个合成生物学研究,其中一个项目就叫生命铸造厂计划(Living Foundry),他们投入1.1亿美元,就做一件事情 ,用基因元件合成1000种新型分子和材料,相当于有了1000种“积木”,方便以后随便组合,创造任何想要的生命功能。

这一讲我们说的是,以前我们认为不可逾越的地球物种之间的界限,突然在基因元件的层面统一了。他们不再是牛的肉、蜘蛛的丝或是鲨鱼的保水剂,而是基因元件的功能,独立于物种存在。

就像我在发刊词里讲到的,合成生物学正在用生命的方式,重构我们认识的物质世界。

思考题

最后,我给你留一道思考题,如果像人造肉、蜘蛛丝这样的合成生物学产品开始大规模地应用,你认为对现在的社会产生什么影响?欢迎在留言区,分享你的思考。

内容听完了,我是罗胖。

《合成生物学》这门课程十分短小精悍。总共9讲,给你带来这个领域最前沿也是最系统的成果汇报。这一直是我们提供知识服务的目标,用最少的时间,为你提供最有价值的知识。

现在得到App首页搜索“生物”两个字,你就可以看到李腾老师的这门课程。非常的精彩,推荐你加入学习。

罗辑思维,明天见。