Om vinteren kan frisk frukt være dyr, med myke frukter som bær som kommer til USA fra Mellom- og Sør-Amerika - noen ganger til og med blir fløyet inn. Men hva om du kunne dyrke din egen frukt hjemme og få helse fordelene med umulige å dyrke bær eller favoritter utenfor sesongen uten å måtte spise dyre importerte produkter eller ta tilskudd?
Det er spørsmålet som drev Lauri Reuter og kollegene ved det statlige teknologiselskapet VTT Technical Research Center of Finland til å begynne å jobbe med et prosjekt som totalt gjensyner hvordan vi tenker å dyrke mat. Hans team jobber med det de kaller en "hjemmebioreaktor" - et benkeplater som i teorien kan fylle den samme plassen i livet ditt som en Nespresso-maskin gjør for kaffe, men med friske bærceller, inkludert noen fra planter det ville være umulig å dyrke på tradisjonelle måter på grunn av deres tilpasninger til livet på fiendtlige steder som Arktis.
Ideen kom i gang da Reuter begynte å jobbe i et VTT-laboratorium som dyrker plantecellelinjer til industriell bruk i ting som kosmetikk og medisin. Bærcellene inneholder kjemiske forbindelser som lotionprodusenter og helsepersonell stoler på: Det finske selskapet Lumene er avhengig av de gunstige egenskapene til dyrkede cloudberryceller for noen av hudproduktene, og et vanlig kreftmedisin, paclitaxel, er avledet fra cellene i Pacific Yew. I denne applikasjonen hjelper cellekultur med å produsere nok av bær- og bladcellene til å forsyne markedet. Da han fant ut at kollegene jobbet med cellekulturer av lingonberry, jordbær og cloudberry, spurte han hvordan de smakte. Tross alt er de faktisk bare frukten av en plante, dyrket i en cellekultur i stedet for på vintreet eller busken. Hans kollegers svar? “Vi vet ikke. Du skal ikke spise noe på laboratoriet, sier Reuter.
Spørsmålet hans vakte en samtale om hvordan det ville være å dyrke plantecellekulturer som kunne spises i cellekulturform - og til slutt førte til at han smakte på cellene. For tiden brukes planteceller som kjemiske "fabrikker" for medikamenter, kosmetikk og til og med noe matsmak og -farging. For eksempel har kultivert safran blitt brukt til både matsmak og farge: den safranproduserende krokusen kan bare høstes i omtrent en uke hvert år, mest i Iran, og har lavt utbytte, noe som gjør det til det dyreste krydderet i verden, mens dyrket safran kan produseres hele året. Men i disse applikasjonene blir kjemikaliene utvunnet fra plantecellene. Ideen om å bruke dem som den var blitt diskutert tidligere i laboratorier, sier Reuter, "men det var alltid denne antakelsen om at prisen ville være for høy, fordi vi antok at du måtte dyrke dem i bioreaktorer i laboratoriet."
Reuters team hadde en ny idé: hva om planteceller kunne dyrkes til mat av vanlige mennesker som jobber utenfor laboratoriet? De startet prosjektet med å bruke noen av bærcelleculturer fra laboratoriet, inkludert de arktiske bærene hjemmehørende i Finland.
Lingonberry celler på en skje. (Heiko Rischer) Tross alt krever planteceller som den typen du finner i bærene du spiser relativt lite for å vokse: bare mineraler fra miljøet, vann og sukker for å erstatte det en tradisjonell plante ville gjort gjennom fotosyntesen. Det de produserer fra disse enkle ingrediensene er en rekke fordelaktige mikronæringsstoffer som kan spises i en deilig form: smaksrike, fargede planteceller som har en tekstur som renset frukt, og som kan tilsettes mat som yoghurt eller smoothies. "Vi har bare endret måten vi tenkte på cellekulturene våre. Vi hadde tenkt på dem som cellefabrikker for legemidler, sier Reuter. "Men plutselig begynte vi å se dem som matvarer."
Teamet gjorde bølger da det ga ut en prototype i slutten av 2016 under navnet CellPod. Deres hjemme-bioreaktordesign er omtrent på størrelse med en bordlampe og kan produsere omtrent to kopper cellekultur hver uke, i en selvforsynt plastpose. Brukere setter inn posen, som inneholder cellestarteren, tilfører vann og slår på bioreaktoren. Det vil holde kulturen under optimale forhold for vekst. Cellene kan tilsettes smoothies, blandes til yoghurt eller spises av seg selv som tilskudd, sier Reuter
Brukeren legger plantecellen "kapsel" og vann til hjemmebioreaktoren. (Niko Räty) Da han endelig fikk prøve kulturen, ble han undervurdert: hele planteceller har en "veldig mild, nøytral smak, " sier han. "Celler har en slik cellulosevegg rundt seg, så de er på en måte kapsler med de gode tingene der inne."
Teamet har løst dette problemet ved å lage det Reuter kaller "cellesyltetøy", bokstavelig talt knusing av cellene for å frigjøre sitt smakfulle innside. På dette tidspunktet gjør ikke bioreaktoren det trinnet selv, men Reuter sier at han har fått gode tilbakemeldinger fra ivrige befolkningsgrupper som meldte seg frivillig til å være smakstestere. Han sier at folk virker mer komfortable med ideen om plantecellekultur enn med ideen om dyrket kjøtt - tross alt er ideen om å dyrke planter hjemme en kjent.
Jordbær "cellesyltetøy." (VTT Technical Research Center of Finland) Da Niko Räty, nyutdannet fra designskole, ble ansatt for å designe hjemmebioreaktoren, trodde han først at han skulle tegne en liten hage på bordplaten. Når han hadde forstått hva prosjektet var, så han behovet for et design som så kjent og tilgjengelig ut. Utenfor hjemmebrygget øl og hjemmegjæring - ting som er avhengige av naturlig gjærende bakterier, snarere enn celler som normalt dyrkes i en plante - har bioreaktorer stort sett blitt funnet i laboratorier. Räty tegnet sin bakgrunn i møbeldesign for å lage en liten pod med avrundede kanter som ligner en lampe. Han sier at han ønsket å få den høyteknologiske enheten til å passe inn på et kjøkken, "slik at det ikke ville være så skummelt." Han designet det også med et plantelys, slik at eierne kunne vokse urter rundt det.
"Jeg håper virkelig at folk kommer tilbake til sentrum av matproduksjonen, " sier Räty. Han tegnet hjemmebioreaktoren for å hjelpe folk til å føle seg mer knyttet til maten. Räty ser for seg den i sentrum av en liten hage hjemme folk har lett tilgang til ferske produkter fra kilden. Det kan være som et "Spotify for matproduksjon", der du kan motta forskjellige planteceller fra et abonnement for å dyrke en rekke matvarer. Som en skaper, begeistrer prosjektets nyhet ham, men potensialet for å fremme god bevaringspraksis er også viktig, sier han.
Selv om alt dette kan høres rart ut for noen som er vant til å spise frukt dyrket på en vintreet eller en busk, er det fra en annen vinkel bare en annen type jordbruk - og når alt kommer til alt har mennesker økt avlingsutbyttet gjennom nøye planteavl og dyrking i tusenvis av år . Og utover dets umiddelbare fordeler med å tilby mat utenom sesongen fra nært hjemmet, kan plantecellelandbruk tillate oss å dyrke svært næringsrike planter som i dag er umulige å dyrke til mat.
Reuter sier at å utvide det menneskelige kostholdet er en viktig del av ideen. Av de nesten 400 000 planteartene, som ser bort fra lav og alger, spiser mennesker bare rundt 3000. Bare noen få av disse utgjør det meste av det som dyrkes og konsumeres, kjent som "stifteavlinger", og klimaendringer truer deres helse. "Vi bruker en liten brøkdel av mangfoldet vi kan bruke, " sier han. Småskala bioreaktorteknologi kan endre det ved å tillate folk å dyrke planteceller fra tidligere vanskelige eller umulige å dyrke, men næringsrike planter. Arktiske bærplanter er øverst på VTTs liste: Arktisk bramble, steinbramble og cloudberryceller var noe av det første som ble dyrket i bioreaktoren. Disse plantene, som er tilpasset for å overleve under fiendtlige forhold, inneholder høye nivåer av næringsstoffer. De er vanskelige å dyrke utenfor Arktis og umulige å dyrke bortsett fra i visse årstider. Mange av bærene er også veldig små, noe som kompliserer høstingen.
Teamet på VTT studerer for tiden hvordan de kjemiske egenskapene til plantecellekulturer sammenligner med de til "tradisjonelle" planter og bær. "De dyrkede cellene er ikke identiske med tilsvarende planter eller deler av planter der de er generert fra, " sier Reuter. "De produserer mange av de verdifulle, komplekse biomolekylene plantene selv lager, men mange ganger i forskjellige sammensetninger."
Klar til å prøve cellekulturer som har blitt gjort til 'cellesyltetøy'. Fra venstre mot høyre: grønne jordbærceller, skjørbukgrasceller, arktiske brambleceller, tobakkceller, skybærceller og røde jordbærceller. (VTT Technical Research Center of Finland) Av bioreaktoren, sier University of Bath ingeniør Marianne Ellis, "Det er en veldig god idé, med tanke på størrelsen." Ellis, som jobber med bioreaktordesign, synes den lille skalaen til VTT-teamets enhet er mer oppnåelig enn skalaen som ville være nødvendig for industriell produksjon. Men hun ser også potensielle vanskeligheter med å hjelpe hjemmebioreaktorbrukere med å skape kulturer, som å opprettholde sterilitet i bioreaktoren og holde kostnadene ved forsyninger lave nok. "Vi har virkelig ikke et kostnadsoverslag ennå, " sier Reuter. Teamet tar sikte på å få en enkelt servering av celler til å koste omtrent samme mengde som en servering av konvensjonelle bær - enten det koster å kjøpe en kapsel til en hjemmemaskin eller kjøpe en forhåndsvokst servering av cellene.
Ellis og Reuter ser begge en mellomgrense: “mikrobryggede” plantecellekulturer tilgjengelig hos en lokal selger som lager noe som smoothies. Det endelige formatet til bioreaktoren vil forbli omtrent det samme, bare skalert opp, sier Reuter. Det betyr at bioreaktorene ville være større, men fortsatt svært små etter industrielle standarder.
Det er et lovende eksperiment i fremtiden for mat. Mennesker er begeistret, sier Reuter, om ernæringspotensialet til tidligere utilgjengelige bær, men også om smakspotensialet. "Det jeg mener burde være formålet, er ikke å få den til å smake som [bær], " sier han, "men få det til å gå utover det."
VTT jobber fortsatt med prosjektet og håper å finne en kjøper som vil ta det til kommersiell skala. I mellomtiden kommer de imidlertid til bunns i en forskjell de oppdaget mellom dyrkede planteceller og de som er vokst fra en plante: Da Reuter omsider fikk smake fruktene på arbeidene sine, fant han ut at de ofte ikke smakte som planten de ble dyrket fra. For eksempel smaker jordbærcelle syltetøy, laget av udifferensierte planteceller i stedet for bærcellene spesifikt, mer som et lingonberry, sier han. En kultur med arktisk bramble har en tresmak, og noen andre kulturer smaker litt som kål.
"Vi reproduserer ikke bare anlegget i en bioreaktor, men dyrker en veldig annen type 'bær, " sier Reuter.
