100 лет назад учёные считали, что мы будем питаться едой, сделанной из воздуха

Спустя 100 лет мы почти поняли, как это сделать.

В начале 1920-х годов на левом берегу Сены, прямо за Парижем, расцвел маленький лабораторный сад на участке земли, зажатом между возвышающейся Парижской обсерваторией и обширными угодьями парка Шале. В отличие от типичного сада, полного ухоженных растений и запаха свежевскопанной земли, этот сад имел индустриальный вид. Окрещенный современным журналистом «Садом чудес», участок был уставлен приподнятыми белыми ящиками, питаемыми водой из больших стеклянных бутылей. Расположенные поблизости теплицы также имели необычные аксессуары. Но то, что происходило внутри невысоких лабораторных корпусов, делало этот сад поистине удивительным.

В августе 1925 года внештатный писатель Popular Science Норман К. МакКлауд описал, как Даниэль Бертело — известный французский химик и физик — проводил революционные эксперименты по созданию «фабричных овощей» в своем «Саду чудес». Бертело, сын Марселена Бертело, знаменитого химика и французского дипломата XIX века, использовал сад для развития новаторской работы своего отца. Начиная с 1851 года, старший Бертело начал создавать синтетические органические соединения, такие как жиры и сахара (он ввел термин «триглицерид»), из неорганических соединений, таких как водород, углерод, кислород и азот. Это был революционный первый шаг к искусственной пище.

«[Младший] Бертело уже получил пищевые продукты искусственным путем, подвергая различные газы воздействию ультрафиолетового света», — писал МакКлауд. «Эти эксперименты, — добавил он, цитируя Бертело, — показывают, что с помощью света растительную пищу можно производить из газов, содержащихся в воздухе». Но эксперимент Бертело не получил широкого распространения. Спустя столетие большая часть продуктов по-прежнему выращивается традиционным способом — растениями, однако идея производства еды в контролируемых заводских условиях набирает обороты. Фактически, революционная идея Бертело наконец может принести плоды — только не так, как он себе представлял.

Бертело так и не достиг полностью своей цели — искусственно воспроизвести то, что растения делают естественным путем. Тем не менее, его эксперименты, какими бы сенсационными они ни казались сегодня, в 1925 году считались вполне правдоподобными. Это произошло потому, что открытия его отца вызвали революцию в химии и волну оптимизма относительно будущего еды. К 1930-м годам химики начали синтезировать все: от основных питательных веществ, таких как витамины, до лекарств, например, аспирина (ацетилсалициловой кислоты), и пищевых добавок, таких как искусственные загустители, эмульгаторы, красители и ароматизаторы.

В интервью журналу McClure’s в 1894 году, озаглавленном «Еда в 2000 году», отец Бертело смело предсказал, что к 2000 году все продукты будут искусственными. «Гурман будущего будет обедать искусственным мясом, искусственной мукой и искусственными овощами, — писал Генри Дам для McClure’s, излагая видение Марселена Бертело. — Пшеничные и кукурузные поля исчезнут с лица земли. Стада крупного рогатого скота, отары овец и свиньи перестанут разводиться, потому что говядина, баранина и свинина будут производиться непосредственно из их элементов».

Именно такое видение преследовал младший Бертело в своем «Саду чудес». Его цель, как он рассказал МакКлауду, состояла в том, чтобы производить «сахар и крахмал из элементов без вмешательства живых организмов».  Для достижения этой цели Бертело представлял себе фабрику с «большими стеклянными резервуарами». В резервуары будут закачиваться газы, а «с потолка будут свисать лампы, излучающие ультрафиолетовые лучи». Бертело воображал, что, когда химические элементы соединятся, «сквозь стеклянные стенки резервуара мы увидим нечто вроде легкого снегопада, который будет накапливаться на дне резервуаров... наш готовый продукт — растительные крахмалы и растительные сахара, созданные в точном воспроизведении творений природы».

К 1925 году ему удалось с помощью света и газов (углерода, водорода, кислорода и азота) создать базовое соединение формамид, которое используется для производства сульфаниламидных препаратов (разновидность синтетических антибиотиков), других лекарств, а также промышленных продуктов. Но на этом его прогресс в воспроизведении фотосинтеза остановился. Бертело умер всего через два года после выхода статьи МакКлауда в Popular Science, в 1927 году, так и не осуществив свою мечту.

Несмотря на смелые прогнозы того времени, производство пищи только из воздуха и света в 1925 году было чрезвычайно амбициозным, хотя бы потому, что фотосинтез был плохо изучен. Сам термин был введен всего за несколько десятилетий до этого, когда Чарльз Барнс, влиятельный американский ботаник, выступил за более точное описание внутренних механизмов растения, чем общеупотребительное тогда общее понятие «ассимиляция». Хлорофилл был открыт в предыдущем столетии, но то, что происходит на клеточном уровне в растениях, оставалось в значительной степени теоретическим до 1950-х годов. Хотя Бертело, возможно, был на верном пути со своими экспериментами, добавляя импульс развитию индустрии искусственной пищи, он был очень далек от воспроизведения того, что естественно дано растениям. Мы все еще далеки, но недавние открытия, возможно, позволили найти обходной путь — в зависимости от того, что вы понимаете под «едой».

От вертикальных ферм в помещениях до гидропоники и генетически модифицированных культур — с 1960-х годов коммерческое сельское хозяйство сосредоточено на получении большего урожая с использованием меньших ресурсов, включая землю, воду и питательные вещества. Этот импульс начался, когда лауреат Нобелевской премии мира Норман Борлоуг, американский биолог, помог запустить Зеленую революцию, путем селекции выведя зернистый карликовый сорт пшеницы. Теоретическим пределом этой революционной цели было бы полное освобождение производства продуктов питания от традиционного сельского хозяйства, исключение всех ресурсов, кроме воздуха и света — изначальное видение Бертело.

За последнее столетие мы медленно продвигались к созданию еды из ничего, достигая прогресса путем распутывания невероятно сложных биохимических путей, связанных с физиологией растений. Но если мы чему-то и научились со времен экспериментов Бертело, так это тому, что фотосинтез — то, что растения запрограммированы делать естественным образом — трудно воспроизвести в промышленных масштабах. Но это не остановило несколько компаний от попыток.

В апреле 2024 года компания Solar Foods открыла завод в Вантаа, Финляндия — ультрасовременное предприятие, где рабочие следят за большими резервуарами, заполненными атмосферными газами. Внутри резервуаров вода превращается в богатую белком суспензию. При обезвоживании суспензия превращается в золотистый порошок, богатый белком и другими питательными веществами, готовый для превращения в макароны, мороженое и протеиновые батончики. Порошкообразное вещество Solein напоминает видение Бертело, как и завод, который, согласно пресс-релизу компании 2025 года, использует атмосферные газы для обеспечения «производства продуктов питания в любой точке мира, поскольку производство не зависит от погоды, климатических условий или землепользования». Но на этом сходство с видением Бертело заканчивается. Solar Foods может не требовать земли или растений для производства пищи, но их технология получена от живого организма. Используя форму ферментации, она полагается на микроб, который перерабатывает воздух и воду для производства белка.

Американская компания Kiverdi использует аналогичный процесс микробной ферментации, впервые разработанный NASA еще в 1960-х годах для полетов в дальний космос, для преобразования углекислого газа в белок. Австрийская компания Arkeon Technologies разработала собственный процесс микробной ферментации для производства пищи из углекислого газа без необходимости в земле или других питательных веществах. Микробная ферментация может представлять собой многообещающую новую главу в синтетических продуктах, но не ждите, что помидоры или кукуруза в ближайшее время материализуются из воздуха — это не искусственный фотосинтез.

Хотя понимание фотосинтеза у Бертело столетие назад было примитивным, он во многих отношениях опережал свое время, и его видение было на удивление пророческим. Хотя мы до сих пор не поняли, как химически воспроизвести фотосинтез — буквально выращивать фрукты и овощи, как растения, из воздуха и света — стоит признать успехи, которых мы добились только за последнее десятилетие: такие компании, как Arkeon Technologies и Kiverdi, могут помочь удалить избыток углекислого газа из атмосферы, одновременно предлагая решения будущей нехватки продовольствия. А может и нет. Только следующее столетие покажет.

Bill Gourgey “100 years ago, scientists thought we’d be eating food made from air”

Перевод статьи «100 years ago, scientists thought we’d be eating food made from air» автора Bill Gourgey, оригинал доступен по ссылке. Лицензия: CC BY. Изменения: переведено на русский язык