Сможем ли мы делать еду из воздуха? Как мечта 1920-х годов сбылась благодаря микробной ферментации
Идея создавать еду буквально из ничего — из воздуха, воды и света — стара как мир и веками будоражила умы философов, писателей-фантастов и, конечно, ученых. Это квинтэссенция мечты об изобилии: победа над голодом, не зависящая от капризов погоды, плодородия почв и географии. Столетие назад эта мечта казалась почти осязаемой благодаря прорывам в химии. Сегодня она снова на повестке дня, но путь к ее воплощению оказался совсем не таким, как представляли себе пионеры этой идеи. Это история о том, как одна блестящая научная концепция зашла в тупик, уступив место другой — не менее изящной, но основанной на совершенно иных принципах.
«Сад чудес» и призрак фотосинтеза
В 1920-х годах в Париже развернулась настоящая научная драма. В центре ее был Даниэль Бертло, сын знаменитого химика Марселена Бертло. Его отец был титаном XIX века, человеком, который впервые синтезировал органические вещества, такие как жиры и сахара, из неорганики и смело предрекал, что к 2000 году человечество полностью перейдет на искусственную пищу. Окрыленный успехами отца, Бертло-младший в своей лаборатории, прозванной журналистами «Садом чудес», пытался совершить следующий логический шаг: воспроизвести фотосинтез в промышленных условиях.
Его видение было по-индустриальному романтичным: огромные стеклянные чаны, наполненные газами из атмосферы (углеродом, азотом, водородом), которые под действием мощных ультрафиолетовых ламп должны были соединяться и, подобно «тихому снегопаду», оседать на дно в виде готовых сахаров и крахмалов.
В чём заключался фундаментальный просчёт Бертло и его современников? Они подходили к фотосинтезу как к чисто химической задаче. Для них это было элегантное уравнение: взять простые элементы, добавить энергию (свет) и получить сложный продукт. Но фотосинтез — это не просто уравнение. Это невероятно сложная, отточенная миллионами лет эволюции симфония биохимических процессов, происходящих внутри живой клетки. В то время наука еще не понимала ни тонкостей работы хлорофилла, ни каскада ферментативных реакций, которые лежат в основе этого чуда природы. Бертло пытался собрать сложнейший механизм, не имея его чертежей, и смог продвинуться лишь до синтеза формамида — простого соединения, далекого от полноценной пищи. Мечта уперлась в стену биологической сложности.
Два пути к изобилию: оптимизация против созидания
Пока идея искусственного фотосинтеза медленно угасала, человечество пошло по другому, более прагматичному пути. В середине XX века «Зелёная революция», возглавляемая агрономом Норманом Борлоугом, предложила иное решение продовольственной проблемы. Вместо того чтобы создавать еду с нуля, ученые сосредоточились на максимальной оптимизации того, что уже есть. Селекция высокоурожайных сортов, применение удобрений и пестицидов, совершенствование агротехники — все это позволило резко увеличить производство продуктов питания.
Это был путь интенсификации, а не созидания. Он спас миллионы от голода, но и принес свои проблемы: истощение почв, загрязнение окружающей среды и высокая зависимость от ископаемого топлива. Тем не менее, на десятилетия он отодвинул на второй план смелую мечту Бертло. Идея производства пищи вне сельского хозяйства казалась не более чем красивой утопией, пока технология не предложила обходной путь.
Биологический «хак»: когда фабрикой становится микроб
Современное возрождение идеи «еды из воздуха» произошло благодаря смене парадигмы. Ученые и инженеры перестали пытаться вслепую скопировать природу. Вместо этого они решили её «взломать», или, точнее, делегировать самую сложную работу тому, кто уже умеет её выполнять — микроорганизмам.
Компании вроде финской Solar Foods, американской Kiverdi или австрийской Arkeon Technologies по сути реализовали мечту Бертло, но заменили его гипотетические химические реакторы на биореакторы. В их установках происходит не искусственный фотосинтез, а процесс микробной ферментации.
Работает это так: в резервуар с водой помещается особая культура микроорганизмов. Эти одноклеточные — настоящие чемпионы по выживанию, способные питаться не органикой, а напрямую газами. В биореактор подается углекислый газ (из воздуха), водород (полученный из воды путем электролиза) и азот. Для микробов это полноценный рацион. Они поглощают эти простые вещества и, используя энергию, синтезируют внутри себя сложные органические соединения — в первую очередь белки, а также жиры и углеводы.
По сути, человек не стал воспроизводить фотосинтез. Он приручил микроба, который делает нечто похожее, и создал для него идеальные условия. Получаемый в итоге порошок (например, Solein от Solar Foods) — это концентрат питательных веществ, который можно добавлять в макароны, мороженое или протеиновые батончики. Это еще не сочный помидор, выращенный из воздуха, но уже полноценный источник белка, произведенный без полей, пастбищ и почти без воды. Интересно, что сама идея использовать микробов для создания пищи в замкнутых системах не нова — еще в 1960-х её прорабатывало NASA для будущих космических миссий.
Новая алхимия или очередная утопия?
Так что же мы имеем сегодня? С одной стороны, мечта столетней давности сбылась: мы научились делать еду из воздуха. С другой — мы достигли этого не через химический синтез, а через биотехнологии. Этот новый подход решает сразу несколько проблем, которые ставили в тупик первых энтузиастов. Он не требует колоссальной энергии на запуск сложных химических реакций и обходит необходимость понимать все тонкости фотосинтеза.
Потенциал у этой технологии огромен. Производство пищи становится независимым от климата и может быть развернуто где угодно, хоть в пустыне, хоть в Арктике. Оно способно утилизировать излишки CO₂ из атмосферы, превращая парниковый газ в ценный ресурс.
Однако, как и у любой революционной идеи, у нее есть свои «но». Насколько энергозатратен этот процесс в промышленных масштабах? Готов ли потребитель к «микробному протеину»? Сможет ли такая еда заменить все разнообразие натуральных продуктов?
Ответы на эти вопросы даст только время. Но история Бертло и его современных последователей учит нас важному уроку: иногда, чтобы решить старую задачу, нужно не биться лбом в закрытую дверь, а найти новый, совершенно неожиданный вход. Вековая мечта о пище из воздуха жива. Просто теперь её двигателем стали не ультрафиолетовые лампы, а миллиарды невидимых глазу микроскопических фабрик.
