有远见的人充满激情，如果不是狂热的话，这并不罕见，威廉·范·埃伦也不例外。在他于二月份去世，享年 91 岁之前，范·埃伦回顾了他非凡的一生。他出生于荷兰统治下的印度尼西亚，是一位麻风病隔离区医生的儿子。十几岁时，他参加了二战，对抗日本人，并在战俘营中度过了几年。日本警卫役使战俘进行奴隶劳动并让他们挨饿。“如果有一只流浪狗蠢到越过铁丝网，囚犯就会扑上去，把它撕成碎片生吃掉，”范·埃伦在 2011 年的一次采访中回忆道。“如果你那时看看我的肚子，你会看到我的脊椎骨。我已经死了。” 这次经历引发了他对营养和生存科学的终生痴迷。
一种痴迷导致了另一种。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。这个演示启发了范·埃伦考虑在无需饲养或屠宰动物的情况下，培育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。
如果说有什么不同的话，那就是这个想法现在更加有力。1940 年，世界人口略多于 20 亿，全球变暖并不是一个令人担忧的问题。今天，地球是三倍人口的家园。联合国粮食及农业组织 2013 年的一份报告显示，畜牧业约占所有人为温室气体排放量的 14.5%，甚至高于全球交通运输部门的贡献 [参见“温室气体汉堡”]。该组织预测，到 2010 年至 2050 年间，全球肉类消费量将增长 73%。
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在生物反应器中培育的肉类——而不是在农场饲养的——可以帮助缓解地球压力。2010 年，当时在牛津大学的汉娜·图奥米斯托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用途，包括新的森林，这些森林可以从空气中吸收碳。肉类将不再需要运往全球各地，因为生产地点可以靠近消费者。一些支持者设想在迎合本地食物爱好者的街头市场上销售产品的小型城市肉类实验室。
唯一的选择
甚至温斯顿·丘吉尔也认为体外肉类是个好主意。“五十年后，我们将摆脱为了吃鸡胸肉或鸡翅而饲养整只鸡的荒谬做法，而是通过在合适的培养基中分别培育这些部位，”他在 1932 年出版的《思想与冒险》一书中预测道。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·埃伦没有放弃。他从事各种工作——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，并最终将他的大部分收入投入到申请专利上。他和两位合伙人一起在 1999 年获得了荷兰专利，然后是其他欧洲专利，最终获得了两项美国专利。
2005 年，范·埃伦和其他人最终说服荷兰经济事务部承诺拨款 200 万欧元（250 万美元）来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拨款。
那时，一位美国科学家已经成功地在实验室中培育出了一块鱼片。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感兴趣），从一条普通的金鱼身上取出了骨骼肌，并在鱼体外培养。然后一位同事将外植体用橄榄油、蒜末、柠檬和胡椒粉简单腌制了一下，裹上面包屑并油炸。“一组女同事对它进行了视觉和嗅觉测试，”现任纽约州海湾岸图罗学院荣誉教授的本杰明森说。“它看起来和闻起来几乎和你在超市买的任何鱼都一样。” 但美国宇航局显然认为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，因此停止了对本杰明森研究的资助。
在荷兰，范·埃伦和乌得勒支大学的科学家亨克·P·哈格斯曼利用他们的拨款资助了一个联盟，试图用干细胞制造肉类，干细胞能够生成各种组织类型。他们的目标是培养从农场动物身上分离出来的干细胞，然后诱导细胞形成骨骼肌组织。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，以及荷兰三所顶尖大学的顶尖科学家。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；乌得勒支大学的一个小组致力于分离干细胞，使其增殖并将它们诱导成肌肉细胞；而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的、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]来自培养皿的丁骨牛排，”代表 Meester Stegeman 加入该联盟并现在担任顾问的彼得·弗斯特拉特说。随着时间的推移，荷兰的资金用完了。
范·埃伦在 2011 年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捞钱。“我不知道他们在四年里做了什么——谈话，谈话，谈话——每年都拿更多的钱，”他说。
科学家们回应说，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中，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，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。他没有幻想这条道路会一帆风顺。“组织工程现在真的很难而且非常昂贵，”他说。“为了实现市场接受，我们主要需要解决降低工程肉成本的技术问题。” 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。
对于参与研究的研究人员来说，这种失败似乎是短视的。“我认为 [体外肉类] 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。“我对此非常大胆。我看不出在未来几十年里，你还能如何依赖老式的畜牧业。” 2011 年，波斯特继续范·埃伦的项目，启动了一项雄心勃勃的尝试，即培养足够的牛肉来制作汉堡包。
组装要求
理论上，体外肉类工厂的运作方式大致如下：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使用植物来源的培养基培养这些细胞。干细胞将持续分裂和再分裂数月。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增强力量的方式“增大体积”。
但是组织工程师遇到了多个问题。当干细胞系长期增殖时，许多细胞突然自行决定分化。而在那些确实等待外部信号分化的细胞中，许多细胞并没有按照指示变成肌肉。“如果 10 个细胞分化，你希望至少有七八个变成肌肉细胞，而不是三四个，”罗伦说。到 2011 年，只有大约一半的干细胞按照指令变成了肌肉。
乌得勒支大学的科学家试图从猪身上提取和培养胚胎干细胞系。在正常条件下，这些细胞能够每天复制，持续很长时间，这意味着 10 个细胞在短短两个月内就可以生长成惊人的潜在肉量：超过 50,000 吨。“培养胚胎干细胞将是实现此目的的理想选择，因为这些细胞具有（几乎）无限的自我更新能力，”乌得勒支大学团队 2009 年的一份报告称。“理论上，一个这样的细胞系就足以真正养活全世界。”
已经从小鼠、大鼠、恒河猴和人类身上开发出了这种细胞系。但是农场动物的胚胎细胞倾向于快速分化——并且是自发地分化——成专门的细胞。乌得勒支大学团队的猪细胞经常转向“神经谱系”——大脑，而不是培根。
波斯特选择使用成体干细胞，称为肌肉卫星细胞，它们存在于骨骼肌内，并且主要预先编程用于在肌肉纤维受伤或死亡时进行替换。卫星细胞不像胚胎细胞那样容易增殖，但它们形成肌肉的可靠性更高。
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。2011 年，罗伦估计培养肉的成本为每磅 50,000 美元——而且素食主义者无法接受它，因为营养液浴是从屠宰动物的胎牛或马血清中提取的。但是科学家们此后开发出了“化学成分确定的培养基”的配方，其中不包含动物产品。他们还能够对植物细胞进行基因工程改造，以生产可用于培养肉类的动物蛋白。但这两种类型的培养基仍然非常昂贵。
基于藻类的培养基最终可能效果最好，因为藻类可以产生维持细胞生命所需的蛋白质和氨基酸。但这也代价高昂——至少目前是这样。波斯特乐观地估计，大规模生产体外肉类可以将价格降至每磅 10 美元左右，而且该技术的未来进步将进一步降低成本。
一旦研究人员能够生产出大量的肌肉细胞，他们就需要保持细胞的存活并增大它们的体积。现在可以将细胞组装成薄薄的组织条，但是当层变得超过几层细胞厚时，部分组织开始死亡。细胞需要持续的新鲜营养物质供应才能存活。在体内，这些营养物质由血液输送，血液还会清除废物。波斯特正在尝试开发一种三维系统来输送这些营养物质。
与此同时，他演示了一种增加肌肉细胞体积的方法：锻炼它们。“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。” 科学家们尝试用电脉冲刺激组织。但这既昂贵又效率低下，只能将细胞体积增加约 10%。
波斯特在另一种方法上取得了一些成功。他提供了由尼龙搭扣制成的粘附点，发育中的肌肉小管可以附着在上面。当两端锚定时，纤维会自行产生张力并扩大尺寸。但在现阶段，他说，“我们看到的还不是施瓦辛格式的肌肉细胞。”
波斯特描述了另一种可能效果更好的更复杂的方法。身体自然会用微脉冲的乙酰胆碱和其他化学物质刺激肌肉生长——这些化学物质的供应成本很低。“诀窍是以非常非常短的脉冲进行刺激，”波斯特说。这方面的障碍是技术性的，而不是科学性的。
所有这些领域的突破都需要资金，到目前为止，资金主要来自私人来源，而且来得断断续续。2008 年，善待动物组织 (PETA) 向任何能在 2012 年之前在实验室中培育出商业上可行的鸡肉的人提供 100 万美元。截止日期后来延长至 2014 年，但这笔钱仍然无人认领。更重要的是，欧盟资助了关于体外肉类相关社会和道德问题的研究，谷歌联合创始人谢尔盖·布林向波斯特的实验室捐赠了 325,000 美元，用于尝试制作实验室培育的汉堡包，而一家位于布鲁克林的初创公司 Modern Meadow 最近筹集了 1000 万美元的风险投资，以资助其制造培养皮革和肉类的探索。
令人反感的因素
有些人认为，社会接受度是在商业规模上生产体外肉类的最大障碍。“我向科学家们提到了培养肉，他们都认为，‘好主意，’”现在在欧盟委员会工作的图奥米斯托说。“当我与非科学家交谈时，他们更害怕它。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·范德维勒一直在调查培养肉的哲学方面（例如，实验室培育的肉类是道德上的必然要求还是道德上令人厌恶，或者两者兼而有之？）。她一直对有些人对这个想法的情感反应很感兴趣。“我们称之为‘厌恶反应’，”她说。“人们最初认为它可能是被污染的或令人作呕的东西。”
但范德维勒观察到，这种看法可能会迅速改变。她指出，人们通常将培养肉与另外两个想法联系起来：转基因食品——尤其是在欧洲，转基因食品通常被视为控制或支配食品供应的危险企业阴谋——以及对肉类行业总体上的负面看法，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、对动物友好的替代品，“那种恐惧、非常负面的反应通常非常短暂。”
当然，这些观察只是轶事。一项欧洲研究观察到，许多人最初对培养肉的概念感到厌恶，但随着他们从个人和社会层面思考潜在的利弊，他们产生了更加矛盾的感觉。正在进行进一步的研究，以确定可以提高消费者兴趣的方式来构建这个问题。支持者设想有一天，政府将对畜牧业生产的肉类征收特殊的环保税，或者消费者可以选择标有“零残忍”标签的体外肉类。
“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。另一种疾病爆发——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也就不足为奇了。”
波斯特创造体外汉堡包的大胆计划最终在 2013 年 8 月的一次备受瞩目的演示中达到高潮，当时他、食品科学家汉妮·鲁茨勒和食品作家乔希·舍恩沃尔德分享了第一块培养肉饼的几口。舍恩沃尔德说，味道平淡但并不令人作呕。所有人都认为，缺乏脂肪是显而易见的。
生产一块味道平庸的肉饼——由大约 10,000 条短条，总计 150 亿个细胞组成——花费了三个月的努力和超过 30 万美元，这一事实表明，培养肉不太可能很快出现在超市中。
“这基本上是为了筹集更多资金而搞的噱头，”波斯特甚至在该项目刚刚开始时就承认。“我们试图向世界证明我们可以用它制造出产品。” 但是，培养肉能被制造成尝起来像传统肉类吗？
“我认为可以，”罗伦说。“鸡块或香肠的大部分味道都是人工制造的。添加了盐和各种其他东西来赋予它味道。”
范·埃伦认为自己是“体外肉类的教父”，但他并不喜欢这种噱头。他是一个顽固的理想主义者，并认为重要的是，用看起来、闻起来和尝起来都和你从农场买来的任何东西一样的肉类来启动体外革命。
近年来，范·埃伦也意识到，实现他几乎一生都在追求的梦想的时间不多了。“每次你和他谈话，他都会说他找到了另一个人，这个人将成为顶尖科学家，来解决他的问题，”罗伦在 2011 年说。“我可以理解他的观点。但我无法改变宇宙的规律。”