编者注：本文以标题“肉类实验室内部”刊印。
有远见卓识的人充满激情，即使不是狂热，也并不罕见，威廉·范·埃伦也不例外。现年 87 岁的范·埃伦可以回顾自己非凡的一生。他出生于荷属印度尼西亚，父亲是一位经营麻风病隔离区的医生。十几岁时，他参加了第二次世界大战，与日本人作战，并在战俘营中度过了几年。日本警卫将囚犯当作奴隶劳工并让他们挨饿。“如果有一只流浪狗蠢到越过铁丝网，囚犯们就会扑上去，把它撕成碎片，生吃掉，”范·埃伦回忆道。“如果你当时看到我的肚子，就会看到我的脊椎骨。我当时已经死了。”这段经历引发了他对食物、营养和生存科学的终生痴迷。
一种痴迷导致了另一种痴迷。盟军解放印度尼西亚后，范·埃伦在阿姆斯特丹大学学习医学。一位教授向学生们展示了他如何在实验室中培养出一块肌肉组织。这次演示启发了范·埃伦考虑在无需饲养或屠宰动物的情况下，培养可食用肉类的可能性。他想，想象一下，富含蛋白质的食物可以像农作物一样种植，无论气候或其他环境条件如何，而且不会杀死任何生物。
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如果说有什么不同的话，那就是这个想法现在更有影响力了。1940 年，世界人口刚刚超过 20 亿，全球变暖还不是一个令人担忧的问题。今天，地球是三倍人口的家园。根据联合国粮食及农业组织 2006 年的一份报告，畜牧业约占所有人为温室气体排放量的 18%——甚至比全球交通运输部门的贡献还要大。该组织预计，到 2002 年至 2050 年间，全球肉类消费量将几乎翻一番。
在生物反应器中培养的肉类——而不是在农场饲养的肉类——可以帮助缓解地球的压力。牛津大学博士候选人汉娜·图奥米斯托去年与人合著了一项关于培养肉潜在环境影响的研究。该研究发现，如果科学家在蓝藻水解产物（在池塘中培养的一种细菌）培养基中培养肌肉细胞，这种生产将“与欧洲传统生产的肉类产品相比，能源使用量减少约 35% 至 60%，温室气体排放量减少 80% 至 95%，土地使用量减少 98%”。
目前，地球上 30% 的无冰土地用于放牧牲畜和种植动物饲料。如果培养肉变得可行并被广泛消费，那么大部分土地可以用于其他目的，包括新的森林，这些森林将吸收空气中的碳。肉类将不再需要运往世界各地，因为生产地点可以靠近消费者。一些支持者想象小型城市肉类实验室在迎合当地美食家的街头市场上销售他们的产品。
唯一的选择
甚至温斯顿·丘吉尔也认为体外肉是一个好主意。“五十年后，我们将通过在合适的培养基中分别培养这些部分，来避免为了吃鸡胸肉或鸡翅而饲养整只鸡的荒谬做法，”他在 1932 年出版的著作《思想与冒险》中预测道。然而，在 20 世纪的大部分时间里，很少有人认真对待这个想法。范·埃伦并没有放弃。他做过各种各样的工作——卖报纸、开出租车、制作娃娃屋。他成立了一个组织来帮助贫困儿童，并拥有美术馆和咖啡馆。他撰写了体外肉类生产的提案，最终将他的大部分收入投入到申请专利上。1999 年，他与两位合伙人一起获得了荷兰专利，然后获得了其他欧洲专利，最终获得了两项美国专利。2005 年，他和其他人最终说服荷兰经济事务部承诺拨款 200 万欧元，以支持荷兰的体外肉类研究——这是迄今为止政府对这类研究的最大一笔拨款。
在那时，一位美国科学家已经成功地在实验室中培养出了一块鱼片。莫里斯·本杰明森利用美国宇航局的一小笔拨款（美国宇航局对开发深空航行的食物来源很感兴趣），从一条普通的金鱼身上取下骨骼肌，并在鱼体外培养。然后，一位同事将外植体在橄榄油、蒜末、柠檬和胡椒粉中短暂腌制，裹上面包屑并油炸。“一个由女性同事组成的小组对它进行了视觉和嗅觉测试，”现任纽约海湾海岸托罗学院名誉教授的本杰明森说。“它看起来和闻起来与你在超市买到的任何鱼几乎一样。”但美国宇航局显然确信有更简单的方法为宇航员在漫长的深空航行中提供蛋白质，因此拒绝进一步资助本杰明森的研究。
荷兰的资金被范·埃伦和乌得勒支大学的科学家 H. P. 哈格斯曼用于资助一个联盟，该联盟旨在证明可以从农场动物身上提取干细胞，进行培养并诱导其成为骨骼肌细胞。该团队包括肉类公司 Meester Stegeman BV（当时是欧洲莎拉李公司的一部分）的代表，以及荷兰三所大学的顶尖科学家。每所大学都研究体外肉类生产的不同方面。阿姆斯特丹大学的科学家专注于生产高效的生长培养基；乌得勒支的一个小组致力于分离干细胞，使其增殖并诱导其转化为肌肉细胞；埃因霍温理工大学的科学家则试图“训练”肌肉细胞使其生长得更大。
科学家们取得了一些进展。他们能够在实验室中培养出小而薄的肌肉组织条——看起来像扇贝碎片，具有鱿鱼的耐嚼质地——但商业规模生产仍然存在一些障碍。“我们获得了知识；我们了解了很多，但我们仍然没有[尝起来像]培养皿中取出的 T 骨牛排，”代表 Meester Stegeman 参加该联盟并现在担任顾问的彼得·韦尔斯特拉特说。随着时间的推移，荷兰的资金用完了。
范·埃伦现在怒斥一位参与的科学家“愚蠢”，而其他人只是从他和荷兰政府那里榨取资金。“我不知道他们在四年里做了什么——说话，说话，说话——每年都拿走更多的钱，”他说。科学家们则表示，范·埃伦从未理解挑战的规模。“他有一个天真的想法，认为你可以把肌肉细胞放在培养皿里，它们就会生长，如果你把钱投入到一个项目中，你就会在几年内得到肉，”在乌得勒支大学从事该项目的细胞生物学家伯纳德·罗伦说。
范·埃伦并不是唯一一个设想革命的人。2005 年，《纽约时报》上的一篇文章总结说，“几年后，可能会有一种实验室培育的肉类准备好作为香肠或肉饼上市。”在故事发表前几个月，研究人员在《组织工程》杂志上发表了第一篇关于培养肉的同行评议文章。* 作者包括实验室生产肉类倡导组织 New Harvest 的联合创始人杰森·G·马特尼。他比大多数人更了解挑战。“组织工程现在真的很难而且极其昂贵，”他说。“为了获得市场认可，我们主要需要解决提高工程肉类成本的技术问题。”他指出，这将需要资金，但很少有政府或组织愿意承诺必要的资金。
*澄清（2011 年 5 月 19 日）：这句话将该论文称为第一篇关于培养肉的同行评议文章；该论文是第一篇关于培养肉工业生产前景的同行评议文章。
对于参与的科学家来说，这种失败似乎是目光短浅。“我认为[体外肉]将是唯一的选择，”马斯特里赫特大学生理学系主任马克·J·波斯特说。“我对这一点非常大胆。我看不出在未来几十年里，你还能如何继续依赖老式的畜牧业。”
组装要求
理论上，体外肉类工厂的运作方式如下：首先，技术人员将从猪、牛、鸡或其他动物身上分离出胚胎或成体干细胞。然后，他们将在生物反应器中培养这些细胞，使用从植物中提取的培养基。干细胞将持续数月地分裂和再分裂。接下来，技术人员将指示细胞分化成肌肉（而不是骨骼或脑细胞）。最后，肌肉细胞需要以类似于动物通过锻炼来增强力量的方式“增大体积”。
目前，这个过程的每个阶段都存在挑战。一个困难是开发能够长期增殖而不会突然决定自行分化的干细胞系。另一个挑战是确保当提示干细胞分化时，绝大多数干细胞都按照指示转化为肌肉。“如果 10 个细胞分化，你希望至少有七八个转化为肌肉细胞，而不是三四个，”罗伦说。“我们现在可以达到 50%。”
乌得勒支的科学家试图从猪身上提取和开发胚胎干细胞系。在正常条件下，这种细胞每天能够复制，持续很长时间，这意味着 10 个细胞在短短两个月内可以生长成惊人数量的潜在肉类——超过 50,000 公吨。“培养胚胎干细胞将是此目的的理想选择，因为这些细胞具有（几乎）无限的自我更新能力，”乌得勒支团队 2009 年的一份报告称。“理论上，一个这样的细胞系就足以养活全世界。”
然而，到目前为止，这种细胞系仅从小鼠、大鼠、猕猴和人类身上开发出来。农场动物的胚胎细胞往往会迅速分化——并且是自行分化——成专门的细胞。在该报告中，乌得勒支团队的猪细胞经常转向“神经谱系”——大脑，而不是培根。
乌得勒支小组还研究了成体干细胞，其优势在于基本上是预先编程的。这些细胞存在于骨骼肌（以及身体的其他部位），具有特定的使命：在组织受伤或死亡时进行修复工作。因此，如果你正在制造体外肉，并且想要几乎肯定会转化为肌肉组织的干细胞，那么来自骨骼肌组织的成体干细胞应该非常有效。然而，到目前为止，科学家们还无法使这些细胞像胚胎细胞那样容易地增殖。
成本是另一个障碍。用于培养任何类型干细胞的培养基都非常昂贵。根据罗伦的说法，使用目前可用的培养基，生产一磅肉可能需要 50,000 美元，而最有效的营养液是从屠宰动物的胎牛血清或马血清中提取的。近年来，科学家们开发了自己的“化学成分明确的培养基”配方，其中不包含动物产品。通过使用重组 DNA 技术，他们还能够让植物细胞产生可用于培养肉类的动物蛋白质。但目前，这两种类型的培养基都非常昂贵。基于藻类的培养基最终可能是最好的，因为藻类可以产生维持细胞生命所必需的蛋白质和氨基酸，但这也很昂贵——至少目前是这样。
一旦研究人员获得大量肌肉细胞，他们就需要保持它们的活力并增大它们的体积。现在有可能设计出薄薄的组织条，但如果它变得比几层细胞更厚，它的一部分就会开始死亡。细胞需要持续不断的新鲜营养物质才能存活。在体内，这些营养物质通过血液输送，血液也会清除废物。波斯特正在研究如何开发一种三维系统来输送这些营养物质。
他还在探索增大肌肉细胞的体积。“如果你在骨折后取下石膏，你会感到害怕：肌肉消失了，”他说。“但在几周内它们又回来了。我们需要复制这个过程。”身体通过多种方式实现这一点，包括锻炼。在实验室环境中，科学家可以用电脉冲刺激组织。但这既昂贵又效率低下，只能将细胞体积增大约 10%。另一种方法是简单地提供锚点：一旦细胞能够附着在不同的锚点上，它们就会自行产生张力。波斯特通过提供糖聚合物支架来提供锚点，这些支架会随着时间的推移而降解。但在现阶段，他说，“我们不是在研究施瓦辛格的肌肉细胞。”
他心中还有另一种方法，他认为这种方法可能是最好的。但它也更复杂。身体自然会用微小的化学脉冲（如乙酰胆碱）来刺激肌肉生长。这些化学物质很便宜，这也是这种方法吸引人的部分原因。“诀窍是以非常非常短的脉冲来做，”波斯特说。这方面的障碍是技术性的，而不是科学性的。
当然，所有这些领域的突破都需要资金。2008 年，善待动物组织 (PETA) 向第一个能在 2012 年之前在实验室中培育出商业上可行的鸡肉的人或团体提供了 100 万美元。但这主要是一种宣传噱头，对现在需要资金进行研究的科学家没有任何帮助。更严肃的是，荷兰政府最近承诺为一项新的四年项目提供大约 80 万欧元，该项目将继续在乌得勒支进行干细胞研究——并启动一项关于与体外肉类相关的社会和道德问题的研究。
令人厌恶的因素
有些人认为，社会接受度是体外肉类商业规模生产的最大障碍。“我向科学家们提到了培养肉，他们都认为，‘好主意’，”牛津大学的图奥米斯托说。“当我与非科学家交谈时，他们更害怕它。这听起来很可怕。然而，它基本上是相同的东西：肌肉细胞。只是生产方式不同。”
瓦赫宁根大学的科尔·范德维勒正在负责新的荷兰研究的哲学方面（例如，培养肉是道德上的必然还是道德上令人厌恶，还是两者兼而有之？）。她对某些人对这个想法的情绪反应很感兴趣。“我们称之为‘恶心反应’，”她说。“人们最初认为它可能是被污染或令人作呕的东西。”
但范德维勒观察到，这种看法可能会迅速改变。她指出，人们经常将培养肉与另外两个想法联系起来：转基因食品——转基因食品通常被视为（尤其是在欧洲）是危险的企业阴谋，旨在控制或支配食品供应——以及对肉类行业的一般负面看法，包括工厂化农场、疾病和虐待动物。她说，一旦人们意识到培养肉不是转基因的，并且可能是工厂化农场的清洁、动物友好的替代品，“恐惧、非常负面的反应通常非常短暂。”
当然，这些观察仅仅是传闻。该研究将详细评估公众对体外肉的反应——比较不同地区和文化之间的反应——并将确定可能提高消费者兴趣的方式来构建这个问题。支持者们设想有一天，政府将对牲畜生产的肉类征收特殊的环保税，或者消费者将能够选择贴有“零残忍”标签的体外肉。
“我不认为你想了解美国大多数屠宰场的卫生条件或安乐死的效率，”波斯特说，他在 2002 年回到荷兰之前，曾在哈佛大学和达特茅斯学院工作了六年。另一种疾病的爆发——如疯牛病或禽流感——可能会使培养肉看起来更具吸引力。“我们离我们吃的东西很远，”罗伦说。“当我们吃汉堡包时，我们不会想，‘我正在吃一头死牛。’当人们已经离他们吃的东西如此遥远时，看到他们接受培养肉并不难。”
波斯特有一个大胆的计划来吸引新的资金：他计划制作一根体外香肠，只是为了证明这是可能的。他估计这将花费 30 万欧元，并需要两名博士生使用三个培养箱工作六个月。“我们将从猪身上取两到三个活检样本——例如，10,000 个干细胞，”波斯特说。“经过 20 次群体倍增后，我们将拥有 100 亿个细胞。”学生们将使用 3,000 个培养皿来生产许多微小的猪肌肉组织，然后将其与一些香料和其他非肉类成分一起装入肠衣中，以赋予其味道和质地。最后，科学家们将能够将香肠展示在从中培养出香肠的活猪旁边。
“这基本上是一个为了产生更多资金的噱头，”波斯特说。“我们正在努力向世界证明我们可以用这个制作产品。”但它会尝起来像香肠吗？“我认为会，”罗伦说。“鸡块或香肠的大部分味道都是人工制成的。添加盐和各种其他东西来赋予它味道。”
范·埃伦自认为是“体外肉的教父”，但他并不赞成香肠提案。他是一个顽固的理想主义者，认为重要的是用看起来、闻起来和尝起来都像你在农场买到的任何东西的肉来发起体外革命。范·埃伦可能也意识到，实现他一生追求的梦想的时间不多了。“每次你和他谈话，他都在谈论他找到的其他人，他们将成为解决他问题的顶尖科学家，”罗伦说。“我可以理解他的观点。但我无法改变宇宙的规律。”