تولید پروتئین با ردپای زیستمحیطی کمتر
دانشمندان با استفاده از فناوری اصلاح ژن کریسپر پروتئینی شبیه گوشت تولید کردند.
کشاورزی دامی حدود ۱۴ درصد از انتشار گازهای گلخانهای جهان را تولید میکند و به زمین و آب شیرین زیادی نیاز دارد. منابعی که زیر فشار تغییرات اقلیمی و افزایش جمعیت قرار گرفتهاند. به همین دلیل، پروتئینهای میکروبی موجود در مخمرها و قارچها بهعنوان گزینههایی امیدوارکننده برای جایگزینی گوشت مطرح شدهاند.
در میان منابع مختلف مایکوپروتئین (Mycoprotein)، پروتئینی که از قارچها به دست میآید و به عنوان یک منبع پروتئینی گیاهی شناخته میشود. قارچ فوزاریوم ونناتوم Fusarium venenatum جایگاه ویژهای دارد؛ زیرا طعم و بافت طبیعی آن بسیار شبیه گوشت است. این قارچ هماکنون در کشورهای مختلف از جمله بریتانیا، چین و ایالات متحده برای مصرف انسانی تأیید شده است.
چرا Fusarium venenatum باید بهبود مییافت؟
باوجود مزایای فراوان، این قارچ دیوارههای سلولی ضخیمی دارد که هضم آن را سخت میکند. علاوه بر این، تولید آن بسیار پرهزینه و منابع بر است. رشد این میکوپروتئین نیازمند مخازن فلزی بزرگ، محیط کشت سرشار از قند و مواد مغذی مانند سولفات آمونیوم است.
پژوهشگران میخواستند ببینند آیا با فناوری اصلاح ژن کریسپر (CRISPR)میتواند این قارچ را هم هضمپذیری و هم کممصرفتر کند، بدون آنکه ژن خارجی اضافه شود.
به گزارش پایگاه علمی و خبری دانه، یک مطالعهٔ جدید که ۱۹ نوامبر در( Trends in Biotechnology) منتشر شده، گزارش میدهد پژوهشگران با کمک ابزار ویرایش ژن کریسپر (CRISPR) توانستهاند کارایی تولید پروتئین در یک قارچ را افزایش دهند و درعینحال اثرات زیستمحیطی این فرایند را تا ۶۱ درصد کاهش دهند. آن هم بدون افزودن هیچ DNA خارجی. این قارچ اصلاحشده طعمی شبیه گوشت دارد و نسبت به گونه طبیعی اولیه، هضمپذیری بیشتری برای انسان ایجاد میکند.
شیائو لیو، نویسندهٔ مسئول مقاله از دانشگاه جیانگنان چین میگوید: «نیاز به پروتئینهای بهتر و پایدارتر هر روز بیشتر میشود. ما توانستیم تنها با تغییرات ژنی، قارچی تولید کنیم که هم مغذیتر است و هم زیستمحیطیتر.»
ویرایشهای ژنی کلیدی
دانشمندان دو ژن مرتبط با آنزیمهای «کیتین سنتاز» و «پیروات دکربوکسیلاز» را حذف کردند:
حذف ژن کیتین سنتاز سبب نازکتر شدن دیواره سلولی و افزایش دسترسی به پروتئین داخلی میشود. حذف ژن پیروات دکربوکسیلاز سبب بهبود متابولیسم (مجموع واکنشهای شیمیایی در سلول برای تبدیال مواد غذایی به انرژی) و کاهش نیاز به مواد مغذی میشود. نتیجه چیست؟
گونهٔ اصلاحشده با نام (FCPD) توانست با ۴۴ درصد قند کمتر، همان مقدار پروتئین را تولید کند و این کار را ۸۸ درصد سریعتر انجام دهد.
Xiaohui Wu، نویسنده اول، میگوید: «بسیاری تصور میکردند میکوپروتئینها ذاتاً پایدارترند، اما تا حالا کسی کل زنجیرهٔ تولید را باهدف کاهش اثرات زیستمحیطی بررسی نکرده بود.»
ارزیابی چرخه عمر و مقایسه جهانی
گروه تحقیقاتی کل چرخه تولید (FCPD) را (از آزمایشگاه تا محصول نهایی شبیه گوشت) در مقیاس صنعتی تحلیل کرد. سپس تولید را در شش کشور با منابع انرژی متفاوت مدلسازی کردند؛ از فنلاند باانرژی تجدیدپذیر گرفته تا چین با وابستگی بالا به زغالسنگ.
در تمام سناریوها، FCPD اثرات زیستمحیطی کمتری نسبت به قارچ معمولی داشت. در مجموع، انتشار گازهای گلخانهای تا ۶۰ درصد کاهش یافت.
مقایسه (FCPD) با پروتئین حیوانی
نتایج همچنین نشان داد که در مقایسه با صنعت مرغداری در چین:
۷۰ درصد زمین کمتر نیاز دارد. آلودگی بالقوه آب شیرین را ۷۸ درصد کاهش میدهد.
لویو میگوید: «غذاهای ویرایش ژنی شده میتوانند نیاز فزاینده به غذا را بدون هزینههای زیستمحیطی کشاورزی سنتی برطرف کنند.»
