تصور کنید لقمهای از بیسکویت میگیرید که روزی از بطری نوشابه و ساقههای ذرت ساخته شده بود. این ایده عجیب به نظر میرسد، اما همزمان شبیه آینده است.
در دانشگاه Southern Illinois University Carbondale، تیمی از زیستفناوران و زمینشناسان این آزمایش فکری را به یک نمونه اولیه کاربردی تبدیل کردهاند. محصولشان که با نام مستعار µBites شناخته میشود، بیسکوییتی سرشار از پروتئین است که از بلوکهای شیمیایی پلاستیک و باقیماندههای کشاورزی ساخته شده. ترفند کار سحر و جادو نیست؛ بلکه میکروبها هستند: مخمرهای مهندسیشدهای که میتوانند ضایعات تجزیهشده را برداشت و دوباره به پروتئینها، چربیها، ویتامینها و حتی ترکیبات طعمی تبدیل کنند.
چرا دنبال تولید خوراک خوراکی از زباله بروند؟ دو دلیل: افزایش آلودگی پلاستیکی و تهدید ناامنی غذایی. اگر معماهای لجستیکی سفرهای فضایی بلندمدت را هم در نظر بگیرید، این تحقیق هم بخشی از برنامه بازیافت و هم شبیه یک کتاب آشپزی بقا میشود. پروژه که بخشی از آن توسط چالش غذای فضای عمیق ناسا (NASA's Deep Space Food Challenge) تامین مالی شده و با گرنت CAREER حمایت میشود، هدف دارد نشان دهد چگونه یک سیستم غذایی بسته میتواند در مکانهایی که زنجیره تامین قطع میشود عمل کند — مثل زیردریاییها، سکونتگاههای قمری یا مناطق بحرانزده.
اما ابتدا باید مواد سرسخت را به چیزی تبدیل کرد که میکروب بتواند بخورد. PET، پلیمر پشت بسیاری از بطریها، و الیاف گیاهی سخت به آسانی تسلیم نمیشوند. استاد زمینشناسی دانشگاه SIU Carbondale، کن اندرسون، روشی به نام حلشدن اکسیداتیو هیدروترمال (oxidative hydrothermal dissolution) برای انجام این کار توسعه داد. آب، اکسیژن، حرارت و فشار پلاستیکها و زیستتوده را به مولکولهای کوچکتر میشکنند. آن قطعات سپس خوراکی برای سویههای مخمر سفارشیشده میشوند که مانند کارخانههای کوچک غذایی عمل میکنند.
اینها مخمرهای معمولی نانوایی نیستند. پژوهشگران چندین سویه را مهندسی کردهاند — از جمله انواعی از Saccharomyces و یک مخمر تولیدکننده کاروتنوئید به نام Rhodosporidium toruloides — بهطوری که هر کدام در بازسازی مواد خاص تخصص دارند. یک سویه اتیلن گلیکول مشتق از پلاستیک را به بتاکاروتن، پیشساز ویتامین A، تبدیل میکند. سویهای دیگر از اسید فرولیک گیاهی وانیلین تولید میکند و به بیسکوییت عطری آشنا، شبیه وانیل، میدهد. پروتئینها و لیپیدها از توده زیستی خود مخمر تأمین میشوند که روی جریان هضمشدهی ضایعات رشد میکند.
تیم اجزای حاصل از میکروب را با فیبر، نشاسته و شیرینکننده مخلوط کرده و سپس از یک چاپگر غذایی سهبعدی برای شکلدهی µBites بهره میبرند. نتیجه یک تنقلات فشرده و مغذی است که پژوهشگران میگویند بر اساس دادههای اولیه و مراحل بازبینی سازمانی ایمن به نظر میرسد، اگرچه آزمونهای رسمی طعمی هنوز در دست انجام است. داوطلبان بوی ترکیبات عطری را بو کردند و نمونههایی را چشیدند. بسیاری گفتند در شرایط کمبود گزینهها حاضر به خوردن این بیسکوییت هستند. گرسنگی تعریف اشتها را تغییر میدهد.
طعم تعیینکننده خواهد بود اگر چنین غذایی از حالت بقا خارج و وارد آشپزخانهها شود. به همین دلیل گروه همراه با تغذیه، طعم و رنگ را نیز مهندسی میکند. فرگشت تطبیقی (adaptive evolution) به یکی از سویهها کمک کرد تا اتیلن گلیکول را بهتر متابولیزه کند و بتاکاروتن بیشتری تولید نماید. سویهای دیگر اکنون از زیستتودهی ضایعات طعمهای طبیعی وانیلی تولید میکند. هدف کاهش تعداد مواد افزودنی خارجی است تا زمانی که میکروبها خود نشاسته، فیبر و شیرینی را نیز تأمین کنند.
تبدیل آنچه دور میریزیم به چیزی که در دهان میگذاریم، نوعی ظرافت دارد. این تفکر اقتصاد چرخشی در قالب زیستشیمی است. اما سوالات واضحی هم مطرح میکند: آیا مصرفکنندگان غذایی با داستان منشا شامل پلاستیک را خواهند پذیرفت؟ تنظیمکنندگان چگونه با غذاهای مشتق از جریانهای ضایعات مصنوعی رفتار خواهند کرد؟ و چه مقیاسی لازم است تا این رویکرد برای سیستمهای غذایی جهانی معنادار شود؟
پژوهشگران µBites را بهعنوان یک اثبات مفهوم مطرح میکنند نه یک محصول سوپرمارکتی. آنها این کار را در یک همایش زیستشیمیایی در جریان نشست پاییزه ACS در ۲۰۲۶ ارائه دادند و مقالهشان کنسرسیومهایی از مخمرهای مهندسیشده را تشریح میکند که سوبستراهای مشتق از پلاستیک و زیستتوده را به مواد خوراکی تبدیل میکنند. در زمین، کاربردهای فوری احتمالاً در مکانهایی خواهد بود که تأمین غذای معمولی ممکن یا عملی نیست. در فضا هر کیلوگرم پسانداز شده یک پیروزی است. در سواحل سیلزده یا کشتیمانده، توانایی تولید کالری از زبالههای محلی میتواند جانسزا باشد.
میکروبها مدتهاست شرکای پنهان ما در غذا و دارو بودهاند. از پنیر تا انسولین، آنها خوراکها را به ارزش تبدیل میکنند. حال از آنها خواسته میشود کار غیرمعمولتری انجام دهند: سرنوشت پلاستیک را بازنویسی کنند. اگر آزمایشها مقیاسپذیر شوند و طعمها بهتر شوند، مرز آشنای بین زباله و منبع ممکن است محو شود و به چیزی بسیار مفیدتر از یک محل دفن تبدیل گردد.
چه µBites به یک غذای روزمره تبدیل شود چه یک سهمیه بقا در موارد خاص، این ایده بازنگری سادهای را وادار میکند: اگر زباله تنها مادهاولیهای خام باشد که منتظر یک صنعتگر زیستی صبور است، چه؟
"برای من علم یعنی دیدن دنیایی که همیشه چیز تازهای برای گفتن دارد. از کشفیات فضایی گرفته تا پیشرفتهای پزشکی، هر خبر علمی فرصتی است برای یاد گرفتن و شگفتزده شدن."
گفتگو
نظر بگذارید
نظرات
هنوز نظری ثبت نشده. اولین نفر باشید.