有遠見的人充滿激情，如果不是狂熱的話，這並不罕見，威廉·範·埃倫也不例外。在他於二月份去世，享年 91 歲之前，範·埃倫回顧了他非凡的一生。他出生於荷蘭統治下的印度尼西亞，是一位麻風病隔離區醫生的兒子。十幾歲時，他參加了二戰，對抗日本人，並在戰俘營中度過了幾年。日本警衛役使戰俘進行奴隸勞動並讓他們捱餓。“如果有一隻流浪狗蠢到越過鐵絲網，囚犯就會撲上去，把它撕成碎片生吃掉，”範·埃倫在 2011 年的一次採訪中回憶道。“如果你那時看看我的肚子，你會看到我的脊椎骨。我已經死了。” 這次經歷引發了他對營養和生存科學的終生痴迷。
一種痴迷導致了另一種。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。這個演示啟發了範·埃倫考慮在無需飼養或屠宰動物的情況下，培育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。
如果說有什麼不同的話，那就是這個想法現在更加有力。1940 年，世界人口略多於 20 億，全球變暖並不是一個令人擔憂的問題。今天，地球是三倍人口的家園。聯合國糧食及農業組織 2013 年的一份報告顯示，畜牧業約佔所有人為溫室氣體排放量的 14.5%，甚至高於全球交通運輸部門的貢獻 [參見“溫室氣體漢堡”]。該組織預測，到 2010 年至 2050 年間，全球肉類消費量將增長 73%。
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在生物反應器中培育的肉類——而不是在農場飼養的——可以幫助緩解地球壓力。2010 年，當時在牛津大學的漢娜·圖奧米斯托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用途，包括新的森林，這些森林可以從空氣中吸收碳。肉類將不再需要運往全球各地，因為生產地點可以靠近消費者。一些支持者設想在迎合本地食物愛好者的街頭市場上銷售產品的小型城市肉類實驗室。
唯一的選擇
甚至溫斯頓·丘吉爾也認為體外肉類是個好主意。“五十年後，我們將擺脫為了吃雞胸肉或雞翅而飼養整隻雞的荒謬做法，而是透過在合適的培養基中分別培育這些部位，”他在 1932 年出版的《思想與冒險》一書中預測道。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·埃倫沒有放棄。他從事各種工作——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，並最終將他的大部分收入投入到申請專利上。他和兩位合夥人一起在 1999 年獲得了荷蘭專利，然後是其他歐洲專利，最終獲得了兩項美國專利。
2005 年，範·埃倫和其他人最終說服荷蘭經濟事務部承諾撥款 200 萬歐元（250 萬美元）來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撥款。
那時，一位美國科學家已經成功地在實驗室中培育出了一塊魚片。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感興趣），從一條普通的金魚身上取出了骨骼肌，並在魚體外培養。然後一位同事將外植體用橄欖油、蒜末、檸檬和胡椒粉簡單醃製了一下，裹上面包屑並油炸。“一組女同事對它進行了視覺和嗅覺測試，”現任紐約州海灣岸圖羅學院榮譽教授的本傑明森說。“它看起來和聞起來幾乎和你在超市買的任何魚都一樣。” 但美國宇航局顯然認為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，因此停止了對本傑明森研究的資助。
在荷蘭，範·埃倫和烏得勒支大學的科學家亨克·P·哈格斯曼利用他們的撥款資助了一個聯盟，試圖用幹細胞製造肉類，幹細胞能夠生成各種組織型別。他們的目標是培養從農場動物身上分離出來的幹細胞，然後誘導細胞形成骨骼肌組織。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，以及荷蘭三所頂尖大學的頂尖科學家。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；烏得勒支大學的一個小組致力於分離幹細胞，使其增殖並將它們誘導成肌肉細胞；而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的、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]來自培養皿的丁骨牛排，”代表 Meester Stegeman 加入該聯盟並現在擔任顧問的彼得·弗斯特拉特說。隨著時間的推移，荷蘭的資金用完了。
範·埃倫在 2011 年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撈錢。“我不知道他們在四年裡做了什麼——談話，談話，談話——每年都拿更多的錢，”他說。
科學家們回應說，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中，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，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。他沒有幻想這條道路會一帆風順。“組織工程現在真的很難而且非常昂貴，”他說。“為了實現市場接受，我們主要需要解決降低工程肉成本的技術問題。” 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。
對於參與研究的研究人員來說，這種失敗似乎是短視的。“我認為 [體外肉類] 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。“我對此非常大膽。我看不出在未來幾十年裡，你還能如何依賴老式的畜牧業。” 2011 年，波斯特繼續範·埃倫的專案，啟動了一項雄心勃勃的嘗試，即培養足夠的牛肉來製作漢堡包。
組裝要求
理論上，體外肉類工廠的運作方式大致如下：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使用植物來源的培養基培養這些細胞。幹細胞將持續分裂和再分裂數月。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增強力量的方式“增大體積”。
但是組織工程師遇到了多個問題。當幹細胞系長期增殖時，許多細胞突然自行決定分化。而在那些確實等待外部訊號分化的細胞中，許多細胞並沒有按照指示變成肌肉。“如果 10 個細胞分化，你希望至少有七八個變成肌肉細胞，而不是三四個，”羅倫說。到 2011 年，只有大約一半的幹細胞按照指令變成了肌肉。
烏得勒支大學的科學家試圖從豬身上提取和培養胚胎幹細胞系。在正常條件下，這些細胞能夠每天覆制，持續很長時間，這意味著 10 個細胞在短短兩個月內就可以生長成驚人的潛在肉量：超過 50,000 噸。“培養胚胎幹細胞將是實現此目的的理想選擇，因為這些細胞具有（幾乎）無限的自我更新能力，”烏得勒支大學團隊 2009 年的一份報告稱。“理論上，一個這樣的細胞系就足以真正養活全世界。”
已經從小鼠、大鼠、恆河猴和人類身上開發出了這種細胞系。但是農場動物的胚胎細胞傾向於快速分化——並且是自發地分化——成專門的細胞。烏得勒支大學團隊的豬細胞經常轉向“神經譜系”——大腦，而不是培根。
波斯特選擇使用成體幹細胞，稱為肌肉衛星細胞，它們存在於骨骼肌內，並且主要預先程式設計用於在肌肉纖維受傷或死亡時進行替換。衛星細胞不像胚胎細胞那樣容易增殖，但它們形成肌肉的可靠性更高。
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。2011 年，羅倫估計培養肉的成本為每磅 50,000 美元——而且素食主義者無法接受它，因為營養液浴是從屠宰動物的胎牛或馬血清中提取的。但是科學家們此後開發出了“化學成分確定的培養基”的配方，其中不包含動物產品。他們還能夠對植物細胞進行基因工程改造，以生產可用於培養肉類的動物蛋白。但這兩種型別的培養基仍然非常昂貴。
基於藻類的培養基最終可能效果最好，因為藻類可以產生維持細胞生命所需的蛋白質和氨基酸。但這也代價高昂——至少目前是這樣。波斯特樂觀地估計，大規模生產體外肉類可以將價格降至每磅 10 美元左右，而且該技術的未來進步將進一步降低成本。
一旦研究人員能夠生產出大量的肌肉細胞，他們就需要保持細胞的存活並增大它們的體積。現在可以將細胞組裝成薄薄的組織條，但是當層變得超過幾層細胞厚時，部分組織開始死亡。細胞需要持續的新鮮營養物質供應才能存活。在體內，這些營養物質由血液輸送，血液還會清除廢物。波斯特正在嘗試開發一種三維繫統來輸送這些營養物質。
與此同時，他演示了一種增加肌肉細胞體積的方法：鍛鍊它們。“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。” 科學家們嘗試用電脈衝刺激組織。但這既昂貴又效率低下，只能將細胞體積增加約 10%。
波斯特在另一種方法上取得了一些成功。他提供了由尼龍搭扣製成的粘附點，發育中的肌肉小管可以附著在上面。當兩端錨定時，纖維會自行產生張力並擴大尺寸。但在現階段，他說，“我們看到的還不是施瓦辛格式的肌肉細胞。”
波斯特描述了另一種可能效果更好的更復雜的方法。身體自然會用微脈衝的乙醯膽鹼和其他化學物質刺激肌肉生長——這些化學物質的供應成本很低。“訣竅是以非常非常短的脈衝進行刺激，”波斯特說。這方面的障礙是技術性的，而不是科學性的。
所有這些領域的突破都需要資金，到目前為止，資金主要來自私人來源，而且來得斷斷續續。2008 年，善待動物組織 (PETA) 向任何能在 2012 年之前在實驗室中培育出商業上可行的雞肉的人提供 100 萬美元。截止日期後來延長至 2014 年，但這筆錢仍然無人認領。更重要的是，歐盟資助了關於體外肉類相關社會和道德問題的研究，谷歌聯合創始人謝爾蓋·布林向波斯特的實驗室捐贈了 325,000 美元，用於嘗試製作實驗室培育的漢堡包，而一家位於布魯克林的初創公司 Modern Meadow 最近籌集了 1000 萬美元的風險投資，以資助其製造培養皮革和肉類的探索。
令人反感的因素
有些人認為，社會接受度是在商業規模上生產體外肉類的最大障礙。“我向科學家們提到了培養肉，他們都認為，‘好主意，’”現在在歐盟委員會工作的圖奧米斯托說。“當我與非科學家交談時，他們更害怕它。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·範德維勒一直在調查培養肉的哲學方面（例如，實驗室培育的肉類是道德上的必然要求還是道德上令人厭惡，或者兩者兼而有之？）。她一直對有些人對這個想法的情感反應很感興趣。“我們稱之為‘厭惡反應’，”她說。“人們最初認為它可能是被汙染的或令人作嘔的東西。”
但範德維勒觀察到，這種看法可能會迅速改變。她指出，人們通常將培養肉與另外兩個想法聯絡起來：轉基因食品——尤其是在歐洲，轉基因食品通常被視為控制或支配食品供應的危險企業陰謀——以及對肉類行業總體上的負面看法，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、對動物友好的替代品，“那種恐懼、非常負面的反應通常非常短暫。”
當然，這些觀察只是軼事。一項歐洲研究觀察到，許多人最初對培養肉的概念感到厭惡，但隨著他們從個人和社會層面思考潛在的利弊，他們產生了更加矛盾的感覺。正在進行進一步的研究，以確定可以提高消費者興趣的方式來構建這個問題。支持者設想有一天，政府將對畜牧業生產的肉類徵收特殊的環保稅，或者消費者可以選擇標有“零殘忍”標籤的體外肉類。
“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。另一種疾病爆發——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也就不足為奇了。”
波斯特創造體外漢堡包的大膽計劃最終在 2013 年 8 月的一次備受矚目的演示中達到高潮，當時他、食品科學家漢妮·魯茨勒和食品作家喬希·舍恩沃爾德分享了第一塊培養肉餅的幾口。舍恩沃爾德說，味道平淡但並不令人作嘔。所有人都認為，缺乏脂肪是顯而易見的。
生產一塊味道平庸的肉餅——由大約 10,000 條短條，總計 150 億個細胞組成——花費了三個月的努力和超過 30 萬美元，這一事實表明，培養肉不太可能很快出現在超市中。
“這基本上是為了籌集更多資金而搞的噱頭，”波斯特甚至在該專案剛剛開始時就承認。“我們試圖向世界證明我們可以用它製造出產品。” 但是，培養肉能被製造成嚐起來像傳統肉類嗎？
“我認為可以，”羅倫說。“雞塊或香腸的大部分味道都是人工製造的。添加了鹽和各種其他東西來賦予它味道。”
範·埃倫認為自己是“體外肉類的教父”，但他並不喜歡這種噱頭。他是一個頑固的理想主義者，並認為重要的是，用看起來、聞起來和嚐起來都和你從農場買來的任何東西一樣的肉類來啟動體外革命。
近年來，範·埃倫也意識到，實現他幾乎一生都在追求的夢想的時間不多了。“每次你和他談話，他都會說他找到了另一個人，這個人將成為頂尖科學家，來解決他的問題，”羅倫在 2011 年說。“我可以理解他的觀點。但我無法改變宇宙的規律。”