Az orosz tudósok globális projektet dolgoztak ki a mikrobiológiai termelés fejlesztésére új élelmiszertermékek előállítására. Ebből a célból azt javasolják, hogy olyan baktériumokat használjanak, amelyek szervetlen anyagokból szerves anyagot képeznek elektroszintézissel, azaz villamos energia felhasználásával. Az ilyen technológiák bevezetése a szakértők szerint jelentősen növeli az élelmiszertermelés hatékonyságát. A szakértők megjegyezték, hogy a javasolt projekt elkerülhetetlen kilátás az emberiség számára. A mikrobiológiai módszerek bevezetése azonban nagyszabású vizsgálatokat igényel biztonságuk megerősítésére.
***
***
Globális probléma
Az N.I. Vavilov Általános Genetikai Intézet kutatói, számos más vezető orosz kutatási szervezet kollégáival együtt, olyan projektet fejlesztettek ki, amely magában foglalja az állati takarmányok és élelmiszerek előállításának többszörös növekedésének lehetőségét. A szakértők ezeket a termékeket a környezetben (föld, víz és levegő) található szervetlen anyagokból kívánják beszerezni elektroszintézissel speciális mikroorganizmusok segítségével.
Ahogy a tudósok javasolják, a projektet a BRICS-országokkal közösen lehet végrehajtani. Különösen a kezdeményezésről szóló jelentést mutatták be ezen országok tudományos akadémiáinak vezetőinek találkozóján, amelyre május 30-án került sor Moszkvában az Orosz Tudományos Akadémia és a Kurchatov Intézet Kutatóközpontja helyén. Az ötlet szerzői szerint a javaslatok végrehajtása segít az emberiségnek elkerülni az élelmiszertermeléshez szükséges szabad területek és vízterületek elégtelen számával kapcsolatos válságot.
“A biológiai erőforrások hiánya az emberiség egyik fő problémája, és az éhség a betegségek után a Földön élő emberek halálának második oka. Ugyanakkor a rendelkezésre álló vetésterületek közel felét már használják. A múltban kimerülésük ismételten társadalmi kataklizmákhoz és a népesség hirtelen csökkenéséhez vezetett” – mondta Nikolai Yankovsky, a projekt egyik szerzője, az Orosz Tudományos Akadémia Genetikai Intézetének tudományos igazgatója.
Kifejtette, hogy az események ilyen fejlődésének példái nyomon követhetők az egyes országok történetében. Például Kínában az elmúlt 2 ezer évben a lakosság többször csökkent az élelmiszerforrások hiánya miatt. És minden esetben ezt a folyamatot a népesség éles csökkenése kísérte, néha 50 év alatt kétszer vagy háromszor.
Mikrobiológiai technológiák
A tudós szerint egy ilyen forgatókönyv elkerülhető a mikrobiológiai termelés hozzáadásával az élelmiszer megszerzésének mezőgazdasági módszereihez. Ebből a célból érdemes már ismert baktériumokat használni, amelyek szervetlen molekulákból szerves anyagot (azaz a jövőbeni “élelmiszer” prekurzorait) képeznek. Ugyanakkor olyan anyagokat használnak, amelyek szinte a levegőből “élelmiszerként” kivonhatók. Ezek víz, nitrogén, oxigén, szén-dioxid és más vegyületek.
Emellett Nikolay Yankovsky megjegyezte, hogy a szakemberek a mikrobiológiai folyamatok különböző irányait állíthatják be, szelektíven kiválasztva a szükséges baktériumokat, vagy géntechnológiai módszerekkel tervezhetik őket. Ugyanakkor fontos, hogy a mikroorganizmusok munkájának energiaforrása ne legyen foton (mint a fotoszintézisben, amely a növényekben fordul elő), hanem például a tápegységhez csatlakoztatott fémlemezből (katódból) származó elektronok.
Ezt a folyamatot elektroszintézisnek nevezik. Számára sem a fény, sem a föld felszíne, sem a talaj nem szükséges. Mindössze annyit kell tennie, hogy a víz sók és speciális tartályok oldatával rendelkezik, amelyen belül a mikroorganizmusok sikeres fejlődéséhez szükséges paramétereket fenntartják. Az ilyen reaktorok hatékonysága jelentősen meghaladhatja az “élelmiszer” takarmányának és prekurzorainak hagyományos módszereit.
“Például, ha a búza hozama átlagosan 100-szor meghaladja az ültetett magok számát, akkor a baktériumok biomasszája kedvező körülmények között évente milliárdszor nőhet” – mondta az akadémikus.
Hangsúlyozta, hogy a javasolt technológiáknak jelentős multiplikátor hatásuk van. Különösen a szén-dioxidot “tápláló” mikroorganizmusok széles körű használata segít csökkenteni az üvegházhatást, ami pozitív hatással lesz a bolygó ökológiájára és enyhíti a globális felmelegedéssel kapcsolatos katasztrofális forgatókönyveket.
Ugyanakkor a baktériumoknak köszönhetően olyan termékeket (például acetátot, majd cukrokká történő átalakítását) lehet előállítani, amelyekben, mint egy hatalmas természetes akkumulátorban, az emberiség képes lesz energiát felhalmozni egy esős napra, átalakítva a felesleget tartalékanyaggá. Az ilyen élelmiszerek hosszú ideig tárolhatók permafrost körülmények között, és szükség szerint felhasználhatók.
Fokozatos bevezetés
Nikolay Yankovsky úgy véli, hogy a mikrobiológiai technológiákat fokozatosan lehet bevezetni, a termelt villamos energia helyi többletének felhasználásával. Például, ha a világ fő energiafogyasztása napközben esik, akkor éjszaka a felesleges energiát fel lehet használni a baktériumok “táplálására” a reaktorokban. Így az élelmiszertermelés nulla költségre törekszik.
Ugyanakkor a tudós szerint az első szakaszokban ajánlatos mikrobiológiai technológiákat használni az állati takarmány előállításához. Például mindenevő lazac vagy sertés, amelynek tenyésztését gazdaságokban gyakorolják. Ez egyrészt lehetővé teszi, hogy megőrizze a szokásos terméktípusokat, másrészt gazdagítja az élelmiszert a szükséges anyagokkal (vitaminokkal, aminosavakkal és másokkal), amelyeket mikrobák segítségével nem lehet beszerezni.
Általánosságban elmondható, hogy a mikrobiológiai technológiák széles körű bevezetése megfizethetőbbé teszi az élelmiszereket – véli a szakember. Ezért javasolták a projektet a BRICS-országok tudományos akadémiáinak vezetői, az államok szövetsége, amelynek egyik fő célja egy igazságos és fenntartható világrend kiépítése.
— Mind a tudomány, mind a gyakorlat azt mutatja, hogy természetszerű mikrobiológiai technológiák nélkül lehetetlen továbbfejleszteni a mezőgazdaságot és az erdészetet, az élelmiszer- és feldolgozóipart, valamint az orvostudományt. Még az informatikában, az olaj- és gáztermelésben, valamint az építőiparban is használják őket. Nyilvánvaló, hogy a “bölcs természet” okkal teremtette meg a mikrobák hatalmas, legnépesebb világát. Például 1 g talaj több mikroorganizmus genetikai információt tartalmaz, mint az egész emberi populációban. A mikroorganizmusok biomasszája 1 hektár talajban körülbelül 10 tonna, és csak tevékenységük eredményeként az élettelen talajból származó talaj termékeny talajgá válik, kommentálta Igor Tikhonovich, az Orosz Tudományos Akadémia akadémikusa, a Szentpétervár Állami Egyetem Biológiai Karának dékánja.
Ugyanakkor megjegyezte, hogy jelenleg a szakemberek az összes természetes mikroorganizmus mindössze 10-15% -át képesek azonosítani és termeszteni, és a fennmaradó 85-90% funkciói és célja még mindig ismeretlen számunkra. Tehát izgalmas felfedezések várnak ránk.
A baktériumok segítségével nyert élelmiszertermékek természetellenes eredetű anyagokkal lesznek feltöltve, amelyeket az emberi test számára nehéz lesz észlelni, ami már túlterhelt xenobiotikumokkal – idegen vegyületekkel, amelyek negatív hatással vannak rá, mondja Margarita Koroleva táplálkozási szakember.
Elmondása szerint az immunrendszer új termékekkel való konfliktusa következtében az emberi testek meghibásodhatnak, és ennek következtében új betegségek jelennek meg. A friss élelmiszer-környezethez való alkalmazkodáshoz legalább tíz generációra van szükség. Ezért az élelmiszerek előállítására szolgáló mikrobiológiai technológiák bevezetésének minden lépését nagyszabású kutatásnak kell kísérnie, amely biztosítja az emberek biztonságát.
Ugyanakkor felhívta a figyelmet arra a tényre, hogy Oroszországnak jelentős erőforrásai és kilátásai vannak a hagyományos mezőgazdaság és állattenyésztés fejlesztésére az ismerős termékek termesztése érdekében. Ezt az előnyt ki kell használni.
“A mikroorganizmusokat ősidők óta használják különböző termékek előállítására. És ma az ipar számos élelmiszer-adalékanyag, valamint aminosavak, enzimek, vitaminok és antibiotikumok előállítására használja őket. Ezenkívül számos startup dolgozik fotobioreaktor egységek létrehozásán, amelyeket a termelési létesítményekbe lehet telepíteni a szén-dioxid hasznosítására és a mikroalga biomassza előállítására, amelyet aztán takarmánysá, biodízellé / bioetanollá és más termékekké lehet feldolgozni” – mondta Denis Kuzmin, a Moszkvai Fizikai és Technológiai Intézet Biológiai és Orvosi Fizika Iskolájának igazgatója.
Ezeknek a megközelítéseknek azonban számos hátránya van. Először is, a mikrobiológiai biomassza gyakran nem rendelkezik az ember számára szükséges esszenciális aminosavakkal. Másodszor, az ilyen biomassza előállítása gyakran drágább, mint más alternatív fehérjeforrások, például a szójabab. Ezért olyan módszereket kell keresni, amelyek segítenek leküzdeni az akadályokat – vonta le a következtetést a szakértő.
***
