編者注：本文以標題“肉類實驗室內部”刊印。
有遠見卓識的人充滿激情，即使不是狂熱，也並不罕見，威廉·範·埃倫也不例外。現年 87 歲的範·埃倫可以回顧自己非凡的一生。他出生於荷屬印度尼西亞，父親是一位經營麻風病隔離區的醫生。十幾歲時，他參加了第二次世界大戰，與日本人作戰，並在戰俘營中度過了幾年。日本警衛將囚犯當作奴隸勞工並讓他們捱餓。“如果有一隻流浪狗蠢到越過鐵絲網，囚犯們就會撲上去，把它撕成碎片，生吃掉，”範·埃倫回憶道。“如果你當時看到我的肚子，就會看到我的脊椎骨。我當時已經死了。”這段經歷引發了他對食物、營養和生存科學的終生痴迷。
一種痴迷導致了另一種痴迷。盟軍解放印度尼西亞後，範·埃倫在阿姆斯特丹大學學習醫學。一位教授向學生們展示了他如何在實驗室中培養出一塊肌肉組織。這次演示啟發了範·埃倫考慮在無需飼養或屠宰動物的情況下，培養可食用肉類的可能性。他想，想象一下，富含蛋白質的食物可以像農作物一樣種植，無論氣候或其他環境條件如何，而且不會殺死任何生物。
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如果說有什麼不同的話，那就是這個想法現在更有影響力了。1940 年，世界人口剛剛超過 20 億，全球變暖還不是一個令人擔憂的問題。今天，地球是三倍人口的家園。根據聯合國糧食及農業組織 2006 年的一份報告，畜牧業約佔所有人為溫室氣體排放量的 18%——甚至比全球交通運輸部門的貢獻還要大。該組織預計，到 2002 年至 2050 年間，全球肉類消費量將幾乎翻一番。
在生物反應器中培養的肉類——而不是在農場飼養的肉類——可以幫助緩解地球的壓力。牛津大學博士候選人漢娜·圖奧米斯托去年與人合著了一項關於培養肉潛在環境影響的研究。該研究發現，如果科學家在藍藻水解產物（在池塘中培養的一種細菌）培養基中培養肌肉細胞，這種生產將“與歐洲傳統生產的肉類產品相比，能源使用量減少約 35% 至 60%，溫室氣體排放量減少 80% 至 95%，土地使用量減少 98%”。
目前，地球上 30% 的無冰土地用於放牧牲畜和種植動物飼料。如果培養肉變得可行並被廣泛消費，那麼大部分土地可以用於其他目的，包括新的森林，這些森林將吸收空氣中的碳。肉類將不再需要運往世界各地，因為生產地點可以靠近消費者。一些支持者想象小型城市肉類實驗室在迎合當地美食家的街頭市場上銷售他們的產品。
唯一的選擇
甚至溫斯頓·丘吉爾也認為體外肉是一個好主意。“五十年後，我們將透過在合適的培養基中分別培養這些部分，來避免為了吃雞胸肉或雞翅而飼養整隻雞的荒謬做法，”他在 1932 年出版的著作《思想與冒險》中預測道。然而，在 20 世紀的大部分時間裡，很少有人認真對待這個想法。範·埃倫並沒有放棄。他做過各種各樣的工作——賣報紙、開出租車、製作娃娃屋。他成立了一個組織來幫助貧困兒童，並擁有美術館和咖啡館。他撰寫了體外肉類生產的提案，最終將他的大部分收入投入到申請專利上。1999 年，他與兩位合夥人一起獲得了荷蘭專利，然後獲得了其他歐洲專利，最終獲得了兩項美國專利。2005 年，他和其他人最終說服荷蘭經濟事務部承諾撥款 200 萬歐元，以支援荷蘭的體外肉類研究——這是迄今為止政府對這類研究的最大一筆撥款。
在那時，一位美國科學家已經成功地在實驗室中培養出了一塊魚片。莫里斯·本傑明森利用美國宇航局的一小筆撥款（美國宇航局對開發深空航行的食物來源很感興趣），從一條普通的金魚身上取下骨骼肌，並在魚體外培養。然後，一位同事將外植體在橄欖油、蒜末、檸檬和胡椒粉中短暫醃製，裹上面包屑並油炸。“一個由女性同事組成的小組對它進行了視覺和嗅覺測試，”現任紐約海灣海岸託羅學院名譽教授的本傑明森說。“它看起來和聞起來與你在超市買到的任何魚幾乎一樣。”但美國宇航局顯然確信有更簡單的方法為宇航員在漫長的深空航行中提供蛋白質，因此拒絕進一步資助本傑明森的研究。
荷蘭的資金被範·埃倫和烏得勒支大學的科學家 H. P. 哈格斯曼用於資助一個聯盟，該聯盟旨在證明可以從農場動物身上提取幹細胞，進行培養並誘導其成為骨骼肌細胞。該團隊包括肉類公司 Meester Stegeman BV（當時是歐洲莎拉李公司的一部分）的代表，以及荷蘭三所大學的頂尖科學家。每所大學都研究體外肉類生產的不同方面。阿姆斯特丹大學的科學家專注於生產高效的生長培養基；烏得勒支的一個小組致力於分離幹細胞，使其增殖並誘導其轉化為肌肉細胞；埃因霍溫理工大學的科學家則試圖“訓練”肌肉細胞使其生長得更大。
科學家們取得了一些進展。他們能夠在實驗室中培養出小而薄的肌肉組織條——看起來像扇貝碎片，具有魷魚的耐嚼質地——但商業規模生產仍然存在一些障礙。“我們獲得了知識；我們瞭解了很多，但我們仍然沒有[嚐起來像]培養皿中取出的 T 骨牛排，”代表 Meester Stegeman 參加該聯盟並現在擔任顧問的彼得·韋爾斯特拉特說。隨著時間的推移，荷蘭的資金用完了。
範·埃倫現在怒斥一位參與的科學家“愚蠢”，而其他人只是從他和荷蘭政府那裡榨取資金。“我不知道他們在四年裡做了什麼——說話，說話，說話——每年都拿走更多的錢，”他說。科學家們則表示，範·埃倫從未理解挑戰的規模。“他有一個天真的想法，認為你可以把肌肉細胞放在培養皿裡，它們就會生長，如果你把錢投入到一個專案中，你就會在幾年內得到肉，”在烏得勒支大學從事該專案的細胞生物學家伯納德·羅倫說。
範·埃倫並不是唯一一個設想革命的人。2005 年，《紐約時報》上的一篇文章總結說，“幾年後，可能會有一種實驗室培育的肉類準備好作為香腸或肉餅上市。”在故事發表前幾個月，研究人員在《組織工程》雜誌上發表了第一篇關於培養肉的同行評議文章。* 作者包括實驗室生產肉類倡導組織 New Harvest 的聯合創始人傑森·G·馬特尼。他比大多數人更瞭解挑戰。“組織工程現在真的很難而且極其昂貴，”他說。“為了獲得市場認可，我們主要需要解決提高工程肉類成本的技術問題。”他指出，這將需要資金，但很少有政府或組織願意承諾必要的資金。
*澄清（2011 年 5 月 19 日）：這句話將該論文稱為第一篇關於培養肉的同行評議文章；該論文是第一篇關於培養肉工業生產前景的同行評議文章。
對於參與的科學家來說，這種失敗似乎是目光短淺。“我認為[體外肉]將是唯一的選擇，”馬斯特裡赫特大學生理學系主任馬克·J·波斯特說。“我對這一點非常大膽。我看不出在未來幾十年裡，你還能如何繼續依賴老式的畜牧業。”
組裝要求
理論上，體外肉類工廠的運作方式如下：首先，技術人員將從豬、牛、雞或其他動物身上分離出胚胎或成體幹細胞。然後，他們將在生物反應器中培養這些細胞，使用從植物中提取的培養基。幹細胞將持續數月地分裂和再分裂。接下來，技術人員將指示細胞分化成肌肉（而不是骨骼或腦細胞）。最後，肌肉細胞需要以類似於動物透過鍛鍊來增強力量的方式“增大體積”。
目前，這個過程的每個階段都存在挑戰。一個困難是開發能夠長期增殖而不會突然決定自行分化的幹細胞系。另一個挑戰是確保當提示幹細胞分化時，絕大多數幹細胞都按照指示轉化為肌肉。“如果 10 個細胞分化，你希望至少有七八個轉化為肌肉細胞，而不是三四個，”羅倫說。“我們現在可以達到 50%。”
烏得勒支的科學家試圖從豬身上提取和開發胚胎幹細胞系。在正常條件下，這種細胞每天能夠複製，持續很長時間，這意味著 10 個細胞在短短兩個月內可以生長成驚人數量的潛在肉類——超過 50,000 公噸。“培養胚胎幹細胞將是此目的的理想選擇，因為這些細胞具有（幾乎）無限的自我更新能力，”烏得勒支團隊 2009 年的一份報告稱。“理論上，一個這樣的細胞系就足以養活全世界。”
然而，到目前為止，這種細胞系僅從小鼠、大鼠、獼猴和人類身上開發出來。農場動物的胚胎細胞往往會迅速分化——並且是自行分化——成專門的細胞。在該報告中，烏得勒支團隊的豬細胞經常轉向“神經譜系”——大腦，而不是培根。
烏得勒支小組還研究了成體幹細胞，其優勢在於基本上是預先程式設計的。這些細胞存在於骨骼肌（以及身體的其他部位），具有特定的使命：在組織受傷或死亡時進行修復工作。因此，如果你正在製造體外肉，並且想要幾乎肯定會轉化為肌肉組織的幹細胞，那麼來自骨骼肌組織的成體幹細胞應該非常有效。然而，到目前為止，科學家們還無法使這些細胞像胚胎細胞那樣容易地增殖。
成本是另一個障礙。用於培養任何型別幹細胞的培養基都非常昂貴。根據羅倫的說法，使用目前可用的培養基，生產一磅肉可能需要 50,000 美元，而最有效的營養液是從屠宰動物的胎牛血清或馬血清中提取的。近年來，科學家們開發了自己的“化學成分明確的培養基”配方，其中不包含動物產品。透過使用重組 DNA 技術，他們還能夠讓植物細胞產生可用於培養肉類的動物蛋白質。但目前，這兩種型別的培養基都非常昂貴。基於藻類的培養基最終可能是最好的，因為藻類可以產生維持細胞生命所必需的蛋白質和氨基酸，但這也很昂貴——至少目前是這樣。
一旦研究人員獲得大量肌肉細胞，他們就需要保持它們的活力並增大它們的體積。現在有可能設計出薄薄的組織條，但如果它變得比幾層細胞更厚，它的一部分就會開始死亡。細胞需要持續不斷的新鮮營養物質才能存活。在體內，這些營養物質透過血液輸送，血液也會清除廢物。波斯特正在研究如何開發一種三維繫統來輸送這些營養物質。
他還在探索增大肌肉細胞的體積。“如果你在骨折後取下石膏，你會感到害怕：肌肉消失了，”他說。“但在幾周內它們又回來了。我們需要複製這個過程。”身體透過多種方式實現這一點，包括鍛鍊。在實驗室環境中，科學家可以用電脈衝刺激組織。但這既昂貴又效率低下，只能將細胞體積增大約 10%。另一種方法是簡單地提供錨點：一旦細胞能夠附著在不同的錨點上，它們就會自行產生張力。波斯特透過提供糖聚合物支架來提供錨點，這些支架會隨著時間的推移而降解。但在現階段，他說，“我們不是在研究施瓦辛格的肌肉細胞。”
他心中還有另一種方法，他認為這種方法可能是最好的。但它也更復雜。身體自然會用微小的化學脈衝（如乙醯膽鹼）來刺激肌肉生長。這些化學物質很便宜，這也是這種方法吸引人的部分原因。“訣竅是以非常非常短的脈衝來做，”波斯特說。這方面的障礙是技術性的，而不是科學性的。
當然，所有這些領域的突破都需要資金。2008 年，善待動物組織 (PETA) 向第一個能在 2012 年之前在實驗室中培育出商業上可行的雞肉的人或團體提供了 100 萬美元。但這主要是一種宣傳噱頭，對現在需要資金進行研究的科學家沒有任何幫助。更嚴肅的是，荷蘭政府最近承諾為一項新的四年專案提供大約 80 萬歐元，該專案將繼續在烏得勒支進行幹細胞研究——並啟動一項關於與體外肉類相關的社會和道德問題的研究。
令人厭惡的因素
有些人認為，社會接受度是體外肉類商業規模生產的最大障礙。“我向科學家們提到了培養肉，他們都認為，‘好主意’，”牛津大學的圖奧米斯托說。“當我與非科學家交談時，他們更害怕它。這聽起來很可怕。然而，它基本上是相同的東西：肌肉細胞。只是生產方式不同。”
瓦赫寧根大學的科爾·範德維勒正在負責新的荷蘭研究的哲學方面（例如，培養肉是道德上的必然還是道德上令人厭惡，還是兩者兼而有之？）。她對某些人對這個想法的情緒反應很感興趣。“我們稱之為‘噁心反應’，”她說。“人們最初認為它可能是被汙染或令人作嘔的東西。”
但範德維勒觀察到，這種看法可能會迅速改變。她指出，人們經常將培養肉與另外兩個想法聯絡起來：轉基因食品——轉基因食品通常被視為（尤其是在歐洲）是危險的企業陰謀，旨在控制或支配食品供應——以及對肉類行業的一般負面看法，包括工廠化農場、疾病和虐待動物。她說，一旦人們意識到培養肉不是轉基因的，並且可能是工廠化農場的清潔、動物友好的替代品，“恐懼、非常負面的反應通常非常短暫。”
當然，這些觀察僅僅是傳聞。該研究將詳細評估公眾對體外肉的反應——比較不同地區和文化之間的反應——並將確定可能提高消費者興趣的方式來構建這個問題。支持者們設想有一天，政府將對牲畜生產的肉類徵收特殊的環保稅，或者消費者將能夠選擇貼有“零殘忍”標籤的體外肉。
“我不認為你想了解美國大多數屠宰場的衛生條件或安樂死的效率，”波斯特說，他在 2002 年回到荷蘭之前，曾在哈佛大學和達特茅斯學院工作了六年。另一種疾病的爆發——如瘋牛病或禽流感——可能會使培養肉看起來更具吸引力。“我們離我們吃的東西很遠，”羅倫說。“當我們吃漢堡包時，我們不會想，‘我正在吃一頭死牛。’當人們已經離他們吃的東西如此遙遠時，看到他們接受培養肉並不難。”
波斯特有一個大膽的計劃來吸引新的資金：他計劃製作一根體外香腸，只是為了證明這是可能的。他估計這將花費 30 萬歐元，並需要兩名博士生使用三個培養箱工作六個月。“我們將從豬身上取兩到三個活檢樣本——例如，10,000 個幹細胞，”波斯特說。“經過 20 次群體倍增後，我們將擁有 100 億個細胞。”學生們將使用 3,000 個培養皿來生產許多微小的豬肌肉組織，然後將其與一些香料和其他非肉類成分一起裝入腸衣中，以賦予其味道和質地。最後，科學家們將能夠將香腸展示在從中培養出香腸的活豬旁邊。
“這基本上是一個為了產生更多資金的噱頭，”波斯特說。“我們正在努力向世界證明我們可以用這個製作產品。”但它會嚐起來像香腸嗎？“我認為會，”羅倫說。“雞塊或香腸的大部分味道都是人工製成的。新增鹽和各種其他東西來賦予它味道。”
範·埃倫自認為是“體外肉的教父”，但他並不贊成香腸提案。他是一個頑固的理想主義者，認為重要的是用看起來、聞起來和嚐起來都像你在農場買到的任何東西的肉來發起體外革命。範·埃倫可能也意識到，實現他一生追求的夢想的時間不多了。“每次你和他談話，他都在談論他找到的其他人，他們將成為解決他問題的頂尖科學家，”羅倫說。“我可以理解他的觀點。但我無法改變宇宙的規律。”