ב-2013 נערכה בלונדון הדגמה היסטורית: ההמבורגר המלאכותי הראשון. כיצד תרמו ניסוי כושל ומחנות השבויים היפניים להצלחה זו, כיצד ניתן לגדל בשר במעבדה, ומדוע נדרשו כל כך הרבה שנים עד שפותחה טכנולוגיה זו – למרות שבאותו הזמן מיליוני בני אדם רעבים ללחם בעולם השלישי?

• 0615: אלכסיס קארל (Carrel), רופא זוכה פרס נובל, מגדל רקמת שריר של אפרוח במעבדה במשך עשרים שנה – פי שניים ויותר ממשך חייה של תרנגולת ממוצעת…
• 0909: חייל הולנדי צעיר בשם וילם ואן-אילן (Eelen) נופל בשבי היפנים במלחמת העולם השניה, חוויה שתוביל אותו ליותר מחמישים שנות מחקר בתחום הבשר הסינטתי.
• 2040: יזם היי-טק מסתורי מאפשר לפרופ' מארק פוסט (Post) לעשות את מה שאיש לא עשה לפניו: לייצר המבורגר מלאכותי…

את הפרק ערך ניר סייג, ואת העריכה הלשונית עשתה דינה בר-מנחם. את הנושא לפרק בחר דר' אמיר בן שלום, ממוזיאון המדע בירושלים (שאם לא ביקרתם בו עדיין, אתם באמת מפספסים – במיוחד להורים מבינינו).

בפרק תוכלו לשמוע גם קטע קצר מתוך פודקאסט ישראלי חדש בשם 'הסיפור שלנו', בהגשת איתמר סטאל. 'הסיפור שלנו' עוסק בשאלות חשובות ומעניינות מתחומים מגוונים, מנקודת מבט יהודית – מבלי להתפשר על האמת העובדתית והדיוק המדעי. האזנה נעימה!

הודעות ועדכונים

הודעה חשובה למאזינים דרך iTunes, באייפון או במחשב: עקב תקלות טכניות בשירות אחסון הפרקים של התכנית, פתחתי ערוץ חדש לתוכנית ב-iTunes. אנא הרשמו לערוץ החדש כדי להנות מעדכונים שוטפים בעתיד: הערוץ הישן עדיין פעיל, אבל סובל מתקלות רבות ובעתיד הקרוב אפסיק לתמוך בו.
ההודעה תקפה גם למאזינים באמצעות מכשירי אנדרואיד: אנא חפשו את הערוץ החדש באפליקציה שלכם, או הזינו את כתובת ה-RSS ידנית.
פרטים נוספים והסבר צעד-אחר-צעד, כאן.

עדכון משמח לחובבי המילה הכתובה. נתן פוזניאק, התחקירן שלנו, סיים לאחרונה פרוייקט אדיר שנטל על עצמו בהתנדבות: להעלות לאתר של עושים היסטוריה את הטקסטים של פרקי של עושים היסטוריה. זו משימה שרציתי לעשות כבר שנים – הרבה מאזינים ביקשו ממני לאפשר לקרוא את הפרקים ולא רק להאזין להם – אבל אף פעם לא מצאתי את הזמן. כאמור, נתן לקח על עצמו את הפרוייקט הזה, וכעת ניתן למצוא באתר כמעט את כל הטקסטים של הפרקים, זמינים לקריאה נוחה מהטלפון הנייד, הטאבלט או המחשב. מגיעה גם תודה ענקית ליוני שטרן, מאזין ותיק של התוכנית, שתימלל מספר פרקים שלא היו להם טקסטים. אני בטוח שכל מי שיהנה לקרוא את הפרקים יידע להעריך את ההשקעה של נתן ויוני, ומגיע להם תודה ענקית מכולנו.
את הקישורים לגרסאות הכתובות של הפרקים תמצאו בעמוד 'כל הפרקים', תחת הקישור 'לקרוא' מתחת לכל פרק.

פינת החידה הקבועה

בפינת מירוץ ויקיפדיה, עליכם להביא מהערך על בשר מלאכותי אל הערך אודות דמוסטנס, הנואם האתונאי המוכשר. המטרה: להגיע מהערך הראשון אל השני בכמה שפחות קפיצות: בונוס לפתרונות יצירתיים ומעניינים במיוחד.. 🙂

פתרונות ודיונים – בפורום התוכנית.

האזנה נעימה,
רן

---

אם לא נאכל אותה – אכלנו אותה…על בשר מלאכותי

כתב: רן לוי

 

ד"ר אמיר בן שלום הוא מנהל פיתוח המוצגים של מוזיאון המדע ע"ש בלומפילד בירושלים ויועץ מדעי לחברות היי-טק וסטארט-אפים צעירים. אמיר תרם לקמפיין מימון ההמונים של הפודקאסט, וזכה באפשרות לבחור נושא לפרק. אמיר הוא גם ידיד ותיק שלי: שנינו חולקים אותה התשוקה והסקרנות לגבי ההיסטוריה של המדע, ולכן לא הופעתי כשאמיר בחר נושא מתחום זה. אך עם זאת, השאלה שבחר להציג לי הייתה מקורית ומפתיעה מאוד.

השאלה שהציב אמיר היא זו. טכנולוגיית התקשורת חוותה שיפורים עצומים לאורך ההיסטוריה: הזמן הנדרש כיום כדי להעביר תמונה או צליל לכל נקודה על כדור הארץ קטן פי מיליארדי מיליארדים מהזמן שהיה דרוש לרצי המלך אחשוורוש להגיע עם מברק ליעדם בעיר הסמוכה. היכולת שלנו ליצר מזון חדש, לעומת זאת, השתפרה במידה מזערית מאד. למשל, חקלאים מודרניים מגדלים כיום יותר חיטה על אותו שטח אדמה מאשר אי פעם בהיסטוריה – אבל עדיין מדובר בסך הכל על כמות של פי עשרה או פי עשרים ביחס לחקלאים בימי מצרים העתיקה: שיפור מינורי מאד, ביחס לשיפור בתקשורת. מה פשר ההפרש בין קצב ההתקדמות הטכנולוגית בתחום התקשורת, לקצב ההתקדמות בתחום המזון? האם למין האנושי חשוב יותר לראות את טקס האוסקר בזמן אמת, מאשר להציל חיים של מיליוני אנשים רעבים ללחם במדינות עניות?

המחשבה הראשונה שעברה בראשי הייתה – נו, התשובה ברורה… 'מידע' היא ישות חסרת גוף, ולכן קל להמיר אותו מצורה לצורה מבלי לפגום במהות שלה. אם אני אומר 'שלום' למיקרופון, המידע הזה מומר מגלי קול לזרמים חשמליים, נשלח למרחק של אלפי קילומטרים במהירות הבזק ומומר בחזרה לגלי קול – ועדיין המאזין שמקשיב לי באוזניות מבין שהתכוונתי ל'שלום'. המולקולות המרכיבות את מזוננו אינן כה נוחות לעיבוד והמרה. אי אפשר לקחת ערימה של גבעולי דשא, לערבב אותם בתוך סיר עם עוד כמה כימיקלים ולקבל כבאורח קסם סטייק: המרה שכזו היא תהליך מורכב ועדין שדורש מערכת ביולוגית סופר-מתוחכמת ששוכללה על ידי האבולוציה במשך מיליוני שנים.

ד"ר בן שלום ניחש שזו תהיה תשובתי, והגיב לה מראש. אם לפני מאתיים וחמישים שנה, כתב לי אמיר, היינו שואלים מדען אם ניתן להעביר קולות מצדו האחד של האוקיינוס אל צדו האחר, הוא כנראה היה מחייך אלינו כמו אל ילדים, ומסביר לנו שזה בלתי אפשרי, כיוון שגלי קול הולכים ודועכים ככל שמתרחקים מהמקור, מגבלה פיזיקלית שאי אפשר להתגבר אליה. ובכל זאת, שנים לא רבות לאחר מכן הצליח אדם אחר לעקוף את המגבלה הפיזיקלית באופן מחוכם ויצירתי על ידי המרת המידע שבגלי הקול לאותות חשמליים. מדוע אי אפשר להעתיק אותה חשיבה יצירתית ומקורית גם אל תחום ייצור המזון? האם מדובר בגזירה משמיים?

שאלה טובה. למעשה, ייתכן שבימים אלה ממש הולכת ומתגבשת לה תשובה. בשנים האחרונות מתחוללת מהפכה שקטה במעבדות מחקר ברחבי העולם: מדענים ומהנדסים עומלים על פיתוח בשר מלאכותי – 'בשר מבחנה'. בפרק זה נספר על טכנולוגיה מרתקת זו שאולי תשנה את עולמנו מהיסוד, וננסה להבין מדוע לא ניסו החוקרים לפתח אותה כבר לפני עשרות שנים.

האפרוח של אלכסיס קארל

אלכסיס קארל (Carrel) היה ביולוג ומנתח שחי בצרפת. הוא זכה לפרסום רב בשנת 1912, בעקבות זכייתו בפרס נובל הודות לפיתוח של מכשיר רפואי פורץ דרך. גם לאחר הזכיה בפרס היוקרתי, קארל לא נח על שמריו והציב לעצמו מטרה שאפתנית במיוחד: לפתור את בעיית ההזדקנות. בדומה לשאר המדענים בתקופתו, הוא ידע שתאים חדשים נוצרים בגופם של בני אדם ובעלי חיים באמצעות חלוקה: תא קיים נחצה לשני תאים צעירים ורעננים. העובדה שגופנו מזדקן למרות האספקה השוטפת של תאים צעירים, הביאה את קארל לשער שהזדקנות היא תוצאה של תהליכי בלייה חיצוניים לגוף, למשל השפעותיה המזיקות של קרינת השמש או מזון לא בריא. הוא האמין שאם נעלים את אותם תהליכי בלייה חיצוניים, נוכל לכל הפחות לעכב את תהליך ההזדקנות.

כדי להוכיח את טענתו, יזם קארל בשנת 1912 ניסוי מעניין. הוא נטל פיסה זעירה של רקמת שריר מלבו של אפרוח עוברי, ושם אותה בתוך מתקן זכוכית מיוחד. מתקן הזכוכית שמר על טמפרטורה נוחה וקבועה של שלושים ותשע מעלות, ומדי מספר ימים טיפטף על הרקמה מזון: פלזמה שקופה שמוצתה מתוך דמו של אפרוח עוברי אחר. המזון והחום איפשרו לתאי השריר להתפתח ולהתחלק, והרקמה גדלה בתוך המתקן. אחת למספר שבועות חתך קארל פיסה קטנה מתוך הרקמה, הניח אותה בחזרה במתקן וזרק את שאר הרקמה המיותרת. הניסוי התנהל כך במשך מספר שנים רצופות, ואלכסיס קארל ועוזריו פרסמו מאמרים מדעיים שבהם תיארו את התקדמותו.

תוצאות הניסוי היו לא פחות ממדהימות. תרנגולת ממוצעת חיה כשבע עד שמונה שנים, אך ב-1921 – תשע שנים לאחר תחילת הניסוי של קארל – רקמת השריר הזעירה המשיכה עדיין לשגשג ולהתחלק בתוך המתקן המחומם. ההתעניינות הציבורית בניסוי של קארל הלכה וגברה בהתמדה. בראיון עיתונאי סיפר אחד מעוזריו של קארל שצמיחת רקמת השריר הייתה כה מרשימה, עד שאם החוקרים היו ממשיכים לגדל את כל הרקמה המקורית במקום לחתוך ממנה חתיכה זעירה בכל פעם ולהשליך לפח את השאר – היום עשויה הייתה להיות בידיהם רקמת שריר גדולה יותר מהאוקיינוס האטלנטי.

עוזריו של קארל המשיכו לנהל את הניסוי במשך כעשרים שנה רצופות, עד 1946. העובדה כי רקמת השריר שרדה שנים רבות כל כך במתקן הזכוכית – יותר מפי שניים מתוחלת החיים של התרנגולת הממוצעת – העניקה משקל רב לרעיונותיו של אלכסיס קארל לפיהם בהיעדר תהליכי בלייה חיצוניים, ניתן לעכב הזדקנות באופן משמעותי. מדענים רבים האמינו בכך.

רעב במחנה השבויים

באותו הזמן שרקמת השריר של קארל שגשגה ופרחה במתקן הניסוי, חייל הולנדי צעיר היה שרוי בתנאים נוחים הרבה פחות. וילם ואן אילן (Van Eelen) נשבה על ידי היפנים באינדונזיה בשנת 1940, חודשים ספורים לאחר פרוץ מלחמת העולם השנייה. התנאים במחנה השבויים היו קשים: היפנים היכו את העצירים, הרעיבו אותם והעבידו אותם בפרך בבניית שדות תעופה. וילם היה האחראי מטעם השבויים על חלוקת המזון במחנה, אך עובדה זו לא סייעה לו לחמוק מהרעב: כששיחררו אותם האמריקנים, אחרי חמש שנים ארוכות, וילם היה כה רזה עד שאפשר היה לראות את עמוד השדרה שלו מקדימה.

השנים הקשות בשבי, ובמיוחד הההתעסקות האישית שלו עם מזון ורעב, הביאו את וילם להרהר רבות באפשרות למגר את הרעב בעולם באמצעות ייצור של מזון מלאכותי. כשחזר להולנד אחרי המלחמה נרשם ללימודי רפואה, ובאחד הימים נכח בהדגמה של ניסוי גידול רקמת שריר בתרבית, ניסוי שנעשה בהשראת אותו ניסוי מפורסם של אלכסיס קארל. הפלא הגדול של שריר הצומח בצלוחית במעבדה גרם לוילם ואן אלן להבין שזה ייעודו בחיים: הוא החליט להקדיש את כל מרצו כדי לגלות כיצד ניתן לגדל בשר למאכל – באופן מלאכותי.

על סיוע משאר הקהילה המדעית לא היה על מה לדבר. כל מי ששמע על כוונותיו של ואן אלן פטר אותם מייד כהזויים: לגדל בשר במעבדה – ועוד בשר למאכל? זהו רעיון בדיוני יותר ממדע בדיוני. איזה סיכוי יש לאדם לחקות את מה שהטבע שכלל לכדי שלמות אצל פרות, תרנגולות, חזירים ודגים? ובכלל, מה הטעם להתאמץ: תן לפרה מרעה, דלי מים וקצת זמן – והיא כבר תפיק עבורך קילוגרמים על קילוגרמים של בשר משובח.

העניינים נטו עוד יותר לרעתו של וילם ואן אלן כשבשנות השישים נתברר שאלכסיס קארל טעה. חוקר אמריקני בשם לאונרד הייפליק (Hayflick) הוכיח בשנת 1961 שבניגוד להשערתו של קארל, תאים אנושים אינם מסוגלים להתחלק לנצח כי אם מספר מוגבל של פעמים. אחרי ארבעים עד שישים חלוקות, רף המכונה 'גבול הייפליק' (Hayflick Limit) התאים מתחילים לסבול מבלייה ומהזדקנות – וזאת גם בתנאי סביבה נוחים ומזון בשפע. חוקרים אחרים ניסו לשחזר את הניסוי של קארל – אך ללא הצלחה: בכל המקרים, רקמת השריר של עובר התרנגול הפסיקה להתפתח כעבור חודשים ספורים בלבד. איש לא הטיל ספק ביושרו המקצועי של אלכסיס קארל, אך הצלחת הניסוי שלו נותרה בלתי מוסברת.

תגליתו של הייפליק פגעה אנושות במאמציו של וילם ואן אלן, והטילה צל כבד על אפשרות תאורטית של גידול בשר מלאכותי במעבדה. דמיינו לעצמכם עץ תפוז שיכול להפיק רק ארבעים תפוזים – ואז הוא נובל ומת. כדי לגדל ארבעים תפוזים נוספים, צריך לשתול עץ חדש, להשקות ולטפח אותו במשך מספר שנים – ואחרי כל ההשקעה הזו, שוב נפיק רק ארבעים תפוזים, ואז צריך להתחיל הכל מההתחלה. אם זה היה המצב, כנראה שלא היינו רואים הרבה פרדסים מסביבנו. אותו העיקרון תקף לגבי גידול בשר סינטתי: ההיגיון אומר שאם תאים מסוגלים להתחלק רק מספר מוגבל של פעמים, אזי מכל רקמה ראשונית ניתן יהיה לגדל כמות מזערית בלבד של בשר לפני שהתאים יפסיקו להתחלק, ואז נאלץ להתחיל את התהליך כולו מחדש עם רקמה ראשונית רעננה. התוצאה תהיה תהליך גידול אטי ומייגע, שיגביל מאוד הכמות המעשית של בשר מלאכותי שניתן יהיה להפיק באופן זה, אם בכלל.

הספקנות הכללית כלפי רעיונותיו של ואן אלן שללה ממנו כל אפשרות של מימון חיצוני, והוא נאלץ לממן את מחקריו מכספו הפרטי. והוא ואשתו הקימו מספר גלריות אמנות, בתי קפה ומסעדות בהולנד, ואת הכסף שהרוויח השקיע ואן אלן במחקריו על ייצור בשר במעבדה. עשרות שנים חלפו, ללא התקדמות כלשהי.

תאי גזע

בשנת 1981 התבשר העולם על תגלית מדהימה שעתידה לחולל מהפכה בעולם הרפואה: חוקרים זיהו סוג חדש של תאים בעכברים – 'תאי גזע'. כדי להסביר מהו תא גזע, אעזר בבדיחה: פיסיקאי צעיר ניסה להתקבל לעבודה במעבדת מחקר. מנהל המעבדה אמר לו – 'אני מצטער, בחורי. האוניברסיטה החליטה שלמשרה הזו יכולה להתקבל אישה, שתהיה פיזיקאית ניסויית. אתה, ידידי, גבר – ופיזיקאי תאורטי!' הבחור הצעיר חשב זמן מה, ואז השיב – 'אדוני, אני מוכן לשנות אחד מתוך שני הסעיפים שציינת – אבל לעולם, לעולם לא אסכים להיות פיזיקאי ניסויי!'

לכל אחד מתאי הגוף יש תפקיד מוגדר משלו: תאי עצב, תאי שריר, תאי עור וכדומה. בדומה לפיזיקאים ניסויים ותיאורטיים, תא שכבר התמיין לתפקיד אחד אינו מסוגל להפוך לאחר – דהיינו, תא עצב אינו מסוגל להפוך לתא שריר, ולהיפך. תא גזע הוא יוצא מהכלל: כמו סטודנט צעיר שיש בו את הפוטנציאל להפוך לפיזיקאי ניסויי או תאורטי, תא גזע מסוגל להתמיין לכל אחד מאותם תאים ייעודיים. כל עוד אין צורך בהתמיינות ממוקדמת שכזו, תא גזע שמתחלק יוצר שני תאי גזע חדשים. אך בהינתן האות המתאים, תא הגזע הופך למה שמכונה 'תא אב' (Progenitor Cell). תא אב הוא הצעד הראשון בדרך להפוך אל תא ייעודי. למשל, תא אב של רקמת השריר מכונה 'מיובלאסט' (Myoblast): המיובלאסט נמצא בדרך כלל ברקמת השריר, וכשיש צורך לחדש את הרקמה – למשל, לאחר פציעה – המיובלאסט הופך לסיבי שריר חדשים שמתווספים לסיבים הקיימים.

תגלית תאי הגזע שפכה גם אור חדש על הניסוי של אלכסיס קארל, וסיפקה הסבר אפשרי להצלחתו. כזכור, אלכסיס קארל הזין את רקמת השריר במתקן הניסוי בנוזלים שמקורם באפרוח עוברי: החוקרים משערים שנוזלים אלה הכילו, ללא ידיעתו של קארל כמובן, תאי גזע עובריים – ואספקה זו של תאי גזע איפשרה לרקמת השריר לחדש את עצמה ללא הרף במשך עשרים שנה.

החוקרים חשפו עובדה מעניינת נוספת: תאי גזע אינם כפופים לגבול הייפליק. כל עוד תא גזע אינו הופך לתא אב, הוא מסוגל להמשיך ולהתחלק לנצח וליצור עוד ועוד תאי גזע חדשים, ללא הגבלה. כששמע וילם ואן אלן על תגלית זו הוא נמלא התרגשות. אם תאי גזע יכולים להמשיך ולהתחלק לנצח, פירוש הדבר שניתן יהיה להשתמש ברקמה ראשונית אחת של תאי גזע כדי לגדל רקמת שריר בכמות גדולה, כמו עץ אחד שמפיק עוד ועוד תפוזים משנה לשנה. למעשה, אלכסיס קארל הוכיח את הרעיון הזה בפועל בניסוי שלו, מבלי שהתכוון לכך.

אך למרות שתגלית תאי הגזע פתחה את הדלת להתקדמות משמעותית בתחום גידול בשר מלאכותי, היא עדיין לא שיפרה את מצבו של ון-אילן במישור המעשי. כל החוקרים היו עסוקים בגידול תאי גזע אנושיים לצרכים רפואיים – ואף אחד כמעט ולא הקדיש תשומת לב או תקציבים גדולים לחקר תאי גזע של פרות או תרנגולות, שיהוו בסיס לבשר המלאכותי.

רק בתחילת שנות האלפיים החל מסתמן שינוי במגמה. מבחינה טכנית, גידול בשר בקר בתרבית לשם מאכל, אינו שונה בהרבה מגידול של רקמה אנושית כמו כבד או שלפוחית שתן. הטכניקות, הציוד והידע המדעי הדרוש דומים בשני המקרים וההבדל הוא בעיקר בתוצאה: את האחד מכניסים לגוף כמו שהוא, ואת האחר טוחנים, מטגנים ואז מכניסים לגוף. רוב הבשר שאנו אוכלים עשוי מרקמת שריר של בעלי חיים, וחוקרים שצברו ידע על גידול רקמות שריר אנושיות גילו שקל להם לנצל אותו הידע גם לשם פיתוח בשר מלאכותי.

בשנת 2001 הצליחה קבוצת חוקרים ליצור קציצות זעירות מבשר דגים מלאכותי – דגי זהב, ליתר פירוט. המחקר מומן על ידי נאס"א, סוכנות החלל האמריקנית, שביקשה לבחון אפשרות לייצור בשר מלאכותי עבור אסטרונואוטים במשימות ארוכות. שנתיים לאחר מכן הצליחה קבוצת חוקרים אחרת לגדל פיסה קטנה של בשר צפרדע. וילם ואן אלן, אז כבר כמעט בן שמונים, חבר לאיש עסקים הולנדי ורשם פטנט על תהליך ייצור אפשרי של בשר בקר מלאכותי. ההצלחות הראשוניות משכו את תשומת לבה של ממשלת הולנד, וזו החליטה סוף סוף להכיר במאמציו בני עשרות השנים של ואן אלן, וב-2005 העניקה לו תקציב של שני מיליון יורו כדי להמשיך ולפתח את רעיונותיו. תקציב זה היה הגרעין שבזכותו נחשבת הולנד למעצמה מובילה בתחום חקר הבשר המלאכותי.

מארק פוסט

אחד החוקרים שנהנה מאותו תקציב ממשלתי היה מדען בשם מארק פוסט (Post). פוסט החל את דרכו בתחום הנדסת רקמות אנושיות, ובשנת 2008 היה פרופסור להנדסת רקמות באוניברסיטת איינדהובן ההולנדית. מנהל תוכנית המחקר של הבשר המלאכותי נפל למשכב, ופוסט החליף אותו בניהול עבודתם של הדוקטורנטים במעבדה ובפיקוח עליהם. התנסות זו הביאה אותו להתאהב בתחום.

בשנת 2010 אזל התקציב שהקצתה ממשלת הולנד לטובת חקר הבשר המלאכותי. למזלו של פוסט, בערך באותו הזמן ביקש יזם צעיר ומצליח מתחום ההיי-טק להעניק תקציבים למוסדות מחקר למטרת קידום נושא המזון המלאכותי. רצון זה נבע מטעמים פילנטרופיים: אותו יזם הצליח בעבר לשנות את העולם פעם אחת, והאמין שביכולתו לשנות אותו שוב. הוא נפגש עם חוקרים מכמה וכמה אוניברסיטאות ברחבי העולם, ולבסוף בחר להעניק את התרומה לקבוצתו של פוסט – בתנאי שיישאר בעילום שם.

התקציב החדש העניק רוח גבית למארק פוסט, והוא החליט ללכת על כל הקופה: לנסות ולייצר, בפעם הראשונה, בשר בקר בכמות שתספיק ל…. קציצת המבורגר. כן, קציצה אחת. זה אולי לא נשמע המון, אבל במונחים של הטכנולוגיה הקיימת, מדובר בכמות בשר אדירה, מעל ומעבר לכל מה שחוקרים אחרים הצליחו להפיק עד כה. כיצד, אם כן, מגדלים המבורגר?

השלב הראשון בתהליך הוא גידול תאי גזע שמקורן בפרות חיות. כזכור, תאי הגזע אלה הם התאים שבסופו של דבר יהפכו לרקמת השריר עצמה ולכן רצוי להשיג כמה תאי גזע שרק אפשר – דהיינו, לגרום לתאי הגזע להתחלק כמה שיותר פעמים. כל חלוקה נחשבת: כיוון שמדובר בחזקות של שתיים, אפילו מעבר מעשרים חלוקות לשלושים חלוקות מהווה שיפור של פי אלף בתפוקת הבשר בהמשך.

השלב השני הוא לגרום לתאי הגזע להפוך לסיבי שריר, ולגדל את הסיבים. החלק הראשון פשוט למדי ומתרחש כמעט מעצמו שכן המעבר מתאי גזע לתאי אב ומשם לסיבי שריר הוא אופן הפעולה הטבעי של הגוף. לעומת זאת, האתגרים הטכניים שבגידול סיבי השריר עצמם, מורכבים ומשמעותיים יותר. למשל, התרבית שבה מתפתחים וגדלים סיבי שריר צריכה להכיל מגוון חלבונים מזינים וחומרים מעודדי גדילה בריכוזים מדויקים, ועליה להיות סטרילית לחלוטין כיוון שחיידקים ופטריות משגשגים ופורחים גם הם בסביבה מזינה שכזו. נבג פטריה אחד במקום הלא נכון, ובמקום סטייק עסיסי, החוקר עלול למצוא בתרבית משהו שנראה יותר כמו לחם עבש. בנוסף, סיבי שריר דורשים גירוי מכני כדי שיתפתחו כהלכה: כמו בגוף החי, השרירים צריכים להתכווץ ולהימתח מדי פעם, אחרת יתנוונו. לשם כך, המדענים 'מעמלים' את סיבי השריר באמצעות העברת זרמי חשמל שגורמים להם להתכווץ ולהימתח חליפות.

בכל צלוחית הייתה תרבית אחת של תאים: רצועה דקיקה של סיבי שריר שהייתה מתוחה לרוחב הצלוחים באמצעות שני ריבועי ולקרו – סקוצ' – ששימשו כמעין גידים מאולתרים. מרבית הטכניקות שבהם השתמשו פוסט ואנשיו היו מוכרות וידועות למדענים עוד מקודם, אך האתגר הלוגיסטי היה משמעותי. כדי להפיק כמות מספקת של סיבי שריר לצורך יצירת המבורגר סטנדרטי, כמה מאות גרם של סיבים, מארק פוסט ואנשיו גידלו כעשרים אלף תרביות, שכל אחת מהן דרשה טיפול מסור ותנאים מבוקרים היטב.

באוגוסט 2013 הגיע הרגע הגדול. אוניברסיטת מאסטריכט שבה נערך המחקר אירגנה אירוע פומבי ומתוקשר שבו יבושל וייאכל בפעם הראשונה המבורגר עשוי מבשר בקר מלאכותי. דוק' פוסט ושני מבקרי מסעדות מכובדים ישבו מאחורי שולחן על במה גבוהה, ועשרות עיתונאים שהוזמנו לסקר את האירוע צפו בשף לונדוני מפורסם מערבב את הבשר המלאכותי הטחון עם תבלינים ופירורי לחם, ואז מטגן את קציצת ההמבורגר במחבת חמה – ממש כאילו היה מדובר בתוכנית בישול טלוויזיונית סטנדרטית, ולא בתצוגה היסטורית של טכנולוגיה שעד כה נראתה רק בסרטי המדע הבדיוני.

השף סיים את הטיגון, והגיש את הקציצה למבקרי המסעדות. המבקרת הראשונה נגסה בהמבורגר, לעסה אותו בתשומת לב – והכריזה שהוא אכן טעים. היא אמרה שהקציצה אמנם אינה עסיסית כמו בשר טבעי – אך המרקם של הבשר נורמלי לחלוטין, ועדיף בהחלט על פני כל תחליף בשר עשוי סויה, למשל. מבקר המסעדות השני הסכים עמה, אם כי גם הוא ציין שהבשר אינו עסיסי דיו. זו הייתה ביקורת צפויה, שכן יש לזכור שהחוקרים גידלו אך ורק סיבי שריר – ללא תאי שומן וללא נוזלי הדם, שמעניקים לבשר חלק ניכר מהטעם ומהעסיסיות האופייניים לו. בשורה התחתונה, אירוע הטעימה היה הצלחה נאה, שהוכיחה לעולם שבשר מלאכותי אינו עוד פנטזיה רחוקה, כי אם מציאות שהולכת ומתממשת לנגד עינינו. בסיום הטעימות נותרה עוד חצי קציצה על השולחן, ושאר העיתונאים ביקשו הזדמנות לטעום אותה גם הם. דוק' פוסט שקל את העניין, אך החליט שלא לחלק את הקציצה כיוון שאין מספיק לכולם וזה לא יהיה הוגן כלפי מי שלא יזכו לטעום אותה. כדי לסגור את העניין, הכריז פוסט שהוא אורז את הקציצה ולוקח אותה הביתה, כדי לתת לילדים שלו.

כאמור, כמעט כל הטכניקות שבהן השתמשו מארק פוסט ואנשיו בתהליך גידול ההמבורגר המלאכותי אינן חדשות, ומוכרות למדענים מזה זמן מה. נשאלת השאלה, אם כן – מה עוצר מבעדנו לייצר כמויות גדולות יותר של בשר? מדוע שלא נמצא המבורגרים ונקניקיות מבשר מלאכותי במקררים הארוכים של הסופרמרקטים כבר בעוד שנה או שנתיים?

ממדע להנדסה

הבעיה הראשונה היא מכשלה פסיכולוגית שניתן להגדיר אותה במונח המקצועי – 'אפקט האיכס'. כשסיפרתי לאמי, בארוחת הערב של יום שישי, שבעוד כמה שנים אולי נעבור לאכול בשר שגודל בתוך מבחנה – המבט על פניה גרם לי להבין שאם אני רוצה לקבל קינוח, כדאי לי לשתוק. היא לא היחידה, כמובן. הכינוי הבלתי רשמי לבשר מלאכותי הוא Frankenmeat, מלשון פרנקנשטיין, המפלצת המפורסמת. רבים מאיתנו מזדעזעים כשאנחנו צופים בתחקיר של 'כולבוטק' על הזרקת הורמונים מעודדי גדילה לפרות ותרנוגולת: איך יגיב הציבור אם יציעו לו לאכול בשר שהוא כל כולו 'לא טבעי'?

אך מארק פוסט ורבים מעמיתיו דווקא אינם מודאגים מהאתגר. בסופו של דבר, הם מציינים, כמעט שום דבר שאנחנו אוכלים כיום אינו 'טבעי' כפי שהיינו רוצים להאמין. המציאות היא שבעלי החיים שאנו מגדלים למאכל מקבלים כמויות אדירות של הורמונים, אנטיביוטיקה ותוספי מזון שונים ומשונים כדי למקסם את כמות הבשר שניתן להפיק מהם בזמן הקצר ביותר האפשרי. למעשה, סביר להניח שבשר מבחנה – מלאכותי ו'לא טבעי' ככל שיהיה – יהיה בריא יותר ויכיל הרבה פחות חומרים מזיקים מאשר בשר טבעי. נוסף על כך, כיוון שמדובר בבשר 'מהונדס' ייתכן וניתן יהיה להפוך אותו לבריא עוד יותר: למשל, להחליף את השומן המסוכן וסותם העורקים הקיים בבשר בקר כיום, בחומצות שומן בריאות יותר כגון אומגה-3, שמצויות באופן טבעי רק בדגים. זו אולי רק משאלת לב, אבל מרבית החוקרים משוכנעים שברגע שיצליחו להפיק בשר מלאכותי בעל מרקם, טעם וריח דומים למדי לאלו של בשר טבעי – משימה מורכבת אבל לא בלתי אפשרית – הציבור יסכים לקבל אותו, לכל הפחות כתחליף להמבורגרים ונקניקים זולים שרק אלוהים ומבקרי האכות של זוגלובק יודעים מה הם באמת מכילים.

האתגר האמתי בדרך לבשר מלאכותי על מדפי הסופרמרקטים הוא המעבר מייצור גרמים בודדים של בשר במעבדה, לייצור מיליוני טונות בשר מלאכותי במפעל. זו אמנם בעיה 'הנדסית' יותר מאשר 'מדעית', אך יש עדיין כמה משוכות גבוהות מאוד לעבור לפני שייצור רחב היקף של בשר יהפוך למציאות. למשל, נכון להיום המדענים אינם יודעים להסביר מה צריך להכיל מצע גידול של סיבי שריר כדי להפיק בשר באכות גבוהה ובכמות גדולה. המצע שבו גדל הבשר במעבדות היום הוא תוצאה של שנות ניסוי וטעייה רבות: המדענים מצאו משהו שעובד, והם ממשיכים לעבוד עמו. אין לנו בסיס תאורטי איתן שיבטיח לנו שמה שעובד טוב בצלוחית שרוחבה חמישה ס"מ, יעבוד גם בתוך מיכל גידול – 'ביוריאקטור', בלעז – של כמה מאות או אלפי ליטרים.

נכון להיום, ייצור בשר בקר מלאכותי הוא עניין יקר מאוד. קציצת ההמבורגר שהדגים מארק פרוסט בלונדון עלתה כמאתיים וחמישים אלף יורו, פחות או יותר. כדי להוות תחליף ראוי לבשר טבעי, על המהנדסים יהיה למצוא דרך להוזיל את עלויות ייצור הבשר המלאכותי בכמה וכמה סדרי גודל. אם, למשל, יהיה צורך לספק לביוריאקטור זרמי חשמל חזקים כדי 'לעמל' את סיבי השריר הגדלים בו, ייתכן ועלות החשמל תהיה כה גבוהה עד שתהפוך את ייצור הבשר הסינתטי ללא משתלם מבחינה כלכלית. אם נרצה שבבשר המלאכותי יהיו גם עצמות, שומן, כלי דם וכל שאר הרקמות שאפשר למצוא בבשר אמיתי בנוסף לרקמת השריר – שיטות הגידול יהיו כנראה שונות מהקיימות כיום, ויקרות אף יותר. על כל אלה יש להוסיף את הסטריליות הגבוהה הנדרשת בתהליך הייצור, ואת הסכנה שתאי גזע יעברו מוטציה אקראית שתהפוך את קציצת הבקר לקציצת סרטן – תרתי משמע.

כל אלה נראים לנו היום כאתגרים קשים שמטילים ספק ביכולתנו להוציא את הבשר המלאכותי מתחומי המעבדה ואל שולחן האוכל בבית – מה שמחזיר אותי לשאלה המקורית שהציב בפני הד"ר אמיר בן שלום. אמנם ייצור רחב הקף של בשר מלאכותי נדמה כמו משימה כמעט בלתי אפשרית, אבל אם הייתי צריך להסביר למדען מלפני מאתיים וחמישים שנה כיצד ניתן לייצר שבב סיליקון – צ'יפ אלקטרוני – אני בטוח למדי שהרושם שהוא היה מקבל היה דומה למדי. תהליך ייצור שבבים מורכב ברמה שלא תיאמן: הוא כולל מאות שלבים שונים, סטריליות גבוהה יותר מזו שקיימת בחדרי ניתוח, מכונות מתוחכמות ותיאום מושלם בין אלפי מהנדסים וטכנאים. אלמלא העובדה ששבבים כאלה מיוצרים באלפיהם בכל יום, הייתי סולח למדען מהעבר אם היה מטיל ספק בשפיות דעתי.

בחזרה לשאלה שפתחה את הפרק: מדוע לא ניסו המדענים לייצר בשר מלאכותי עד לפני חמש עשרה שנה בערך? אין זה בגלל הקשיים הצפויים לנו. אילו הייתה זו הסיבה, אזי אף אחד לא היה מנסה לייצר שבבי סיליקון. נוסף על כך, הניסוי של אלכסיס קארל, על אף שהיה שגוי מעיקרו, הראה למדענים שישנה האפשרות – ולו התאורטית בלבד – לגדל בשר במבחנה, ובכמות מספקת כדי ליצור חזה עוף בגודל אוקיינוס. זו הייתה רוח גבית שהייתה אמורה לדרבן חוקרים חובבי-ברביקיו לנסות ולפתח את הבשר המלאכותי עוד בשנות החמישים והשישים של המאה הקודמת. ובכל זאת, אף אחד לא הקשיב לוילם ואן-אלן. מדוע?

ההשערה האישית שלי היא שהסיבה לכך היא שהמדענים והחוקרים לא היו 'רעבים' מספיק – במובן המילולי של המילה. אמנם באפריקה ובאסיה יש מיליוני בני אדם רעבים ללחם, אבל במערב אין בעיה של חוסר במזון. ההפך הוא הנכון: המבורגרים, נקניקיות ושאר מאכלי ג'אנק פוד זולים כל כך, עד שהבעיה הגדולה ביותר במערב כיום, היא דווקא בעיית ההשמנה.

בתחומי טכנולוגיה אחרים – ובעיקר אלקטרוניקה ותקשורת – היה צורך ממשי למצוא פיתרונות יצירתיים לבעיות מורכבות. במחצית הראשונה של המאה העשרים הצורך הזה היה בעיקר צבאי, ולכן רוב המחקר מומן על ידי ממשלות. בהמשך, הביקוש לפתרונות מתקדמים הגיעה מהציבור עצמו, שדרש מחשבים מתוחכמים יותר, טלפונים סלולריים קטנים יותר וגלישה מהירה יותר באינטרנט. הצורך והביקוש דירבנו מדענים ומהנדסים לשיאים של חדשנות ויצירתיות. בענף המזון, לעומת זאת, הצורך והביקוש קטנים בהרבה, שכן במדינות המערב יש מספיק בשר לכולם. במילים אחרות, אם אתה ציפור ויש לך כנפיים – איזו סיבה יש לך לבנות מטוס קרב? אך בשנים האחרונות המודעות הסביבתית והאקולוגית שלנו הולכת וגוברת – ומודעות זו היא הסיבה לשינוי שמתחולל בתחום הבשר המלאכותי בשנים האחרונות. 

הביקוש העולה לבשר

תהליך הייצור הנוכחי של בשר 'טבעי' אינו יעיל, בכל קנה מידה. פרות, למשל, צורכות מאה גרם של צמחים כדי להפיק רק חמישה עשר גרם של בשר: דהיינו, שיעור המרה של חמישה עשר אחוזים בלבד. כתוצאה מחוסר יעילות זה, בין שלושים לשבעים אחוזים מכלל השטח החקלאי בכדור הארץ – ראיתי הערכות שונות במקורות שונים – מוקדשים לגידול צמחים שיהוו מזון לבעלי חיים למאכל. לשם השוואה, רק ארבעה אחוזים מהשטח החקלאי בכדור הארץ מוקדש לגידול צמחים שיאכלו על ידי בני אדם באופן ישיר. נוסף על כך, כארבעים אחוז מגז המתאן הנפלט לאטמוספירה – גז שתורם באופן משמעותי מאוד להתחממות כדור הארץ – מקורו בקיבותיהם של פרות וכבשים. כן, אין דרך עדינה יותר לומר זאת: הכבשים שלנו מפליצות מתאן יותר מכל מה שנפלט מהמכוניות, הרכבות והאוניות גם יחד. אם לא נמתן את הביקוש לבשר, תהיה לכך השפעה ממשית ושלילית מאד על האקלים העולמי.

אך על פי הערכות המומחים, עד שנת 2060 הביקוש העולמי לבשר יגדל פי שניים לפחות – בעיקר כתוצאה מגידול במספר האנשים בכדור הארץ ומביקוש גובר והולך לבשר במדינות המתפתחות במזרח אסיה ואפריקה. לא רק שהביקוש הגובר ידחוף את מחיר הבשר השמיימה, הוא גם יטיל לחץ גדול עוד יותר על הסביבה. ניאלץ לכרות יערות נוספים כדי לפנות מקום לשטחי מרעה, לשאוב יותר מים כדי להזרימם לחוות הגידול ולהתמודד עם פי שתיים יותר נפיחות של כבשים שיפלטו גזי חממה מסוכנים.

מהן האלטרנטיבות העומדות בפנינו כדי להתמודד עם הביקוש הגובר לבשר? יש לא מעט תחליפי בשר העשויים מסויה, מחיטה, מחלבון חלב וממקורות אחרים – אך למרות שתחליפים אלה עשויים להיות טעימים בפני עצמם, רוב האנשים מסכימים שטופו הוא תחליף לסטייק אנטריקוט כמו שאני יכול להיות כפיל של בראד פיט: דומה, אבל לא מספיק. אלטרנטיבה נוספת היא חרקים. חרקים הם מקור מעולה לחלבון מרוכז, הם מכילים מינרלים חיוניים רבים וגם יחס ההמרה של מזון לחלבון טוב יותר פי חמישה בחרקים מאשר בפרות. מצד שני – אלו חרקים. נראה אתכם מזמינים במסעדה סטייק מקקים או נקניק עכבישים. במילים אחרות, ישנם אולי טבעונים שמפנטזים על היום שבו בני אדם יפסיקו לאכול בשר ויעברו לתזונה צמחונית בלבד, אבל אין כמעט ספק ששאיפה זו תישאר בגדר פנטזיה: הרצון לאכול בשר טבוע בנו עמוק, ומערכת העיכול שלנו מותאמת באופן אופטימלי לצריכה משולבת של בשר וצמחים.

ביחס לאלטרנטיבות, בשר מלאכותי נשמע כמו אפשרות שפויה להתמודדות עם הביקוש העתידי לבשר. ייצור בשר מלאכותי דורש עד תשעים אחוזים פחות מים ושבעים אחוז פחות אנרגיה מגידול בשר טבעי. הוא אינו דורש שדות חקלאיים ושטחי מרעה אדירים, והבשר עצמו יהיה כנראה בריא והגייני יותר מבשר טבעי. מדענים רבים מבינים כיום שמי שיצליח לפתח תהליך ייצור מעשי, כלכלי ובריא של בשר מלאכותי, ייטיב עם האנושות יותר מאשר מי שיפתח שבב מהיר יותר או תוכנה מתוחכמת יותר.

חקר הבשר המלאכותי קיבל בשנים האחרונות דחיפה גם ממקור נוסף, בלתי צפוי: תנועות התומכות במתן זכויות ובמניעת התאכזרות לבעלי חיים. האמת הלא נעימה היא שבעלי חיים המגודלים לצרכי מאכל – תרנגולות, פרות, כבשים, אווזים ועוד – מקבלים יחס כשל מכונות בבית חרושת. מאכילים אותם בכפייה, כולאים אותם בכלובים קטנים, מזריקים להם הורמונים ועוד. ייצור בשר מלאכותי הוא דרך אפשרית למתן את הביקוש לבשר טבעי, ואולי לצמצם את הסבל שנגרם לבעלי החיים.

למשל, People for Ethical treatment of Animals, PeTA – ארגון אמריקני גדול ומשפיע בתחום זה – הציע בשנת 2008 פרס בגובה מיליון דולר לחוקר שימצא דרך לייצר בשר תרנגולת מלאכותי. ב-PeTA בחרו להתמקד בבשר תרנגולת כיוון שמבחינה מספרית, תרנגולות הן בעל החיים שסובל הכי הרבה, כתוצאה מהרעב הבלתי ניתן לסיפוק שלנו לבשר. למעלה ממיליון עופות נשחטים בכל שעה בארצות הברית לבדה, ובמשחק הסופרבול האחרון אכלו הצופים כמיליארד ורבע כנפיים בתוך שעתיים בלבד. נכון להיום אין זוכים בפרס, אבל ב-PeTA מאמינים שזו רק שאלה של זמן. אגב, הרצון להטיב עם בעלי החיים היה גם המוטיבציה העקרונית של היזם שהעניק לד"ר מארק פוסט את התקציב ליצירת ההמבורגר המלאכותי שלו. שמו של היזם הוא סרגיי ברין, אחד משני מייסדיה של חברת גוגל.

לסיכום, ראינו שייצור בשר מלאכותי אינו משימה פשוטה: יש בידינו את הידע הנדרש כדי ליצור פיסות קטנות ויקרות של בשר במעבדה, אבל עוד רחוקה הדרך לייצור המוני במפעלים גדולים. אף על פי כן, הצורך בטכנולוגיה שכזו הולך וגובר כל העת – בין אם משיקולים של התמודדות עם ביקוש הולך וגובר, שיקולים סביבתיים או מניעת התאכזרות בבעלי חיים. ד"ר מארק פוסט סיכם את החזון הזה במילים הבאות:

"בעוד עשרים שנים מהיום, אם תהיה לך בחירה בסופרמרקט בין שני מוצרים שהם זהים במראם, בטעמם ובמחירם – ואחד מהם מיוצר בטכנולוגיה ידידותית לסביבה, צורך הרבה פחות משאבים, מעניק ביטחון תזונתי לכלל האוכלוסיה ואינו פוגע בשלומם של בעלי חיים – הבחירה תהיה קלה. לאט ובהדרגה, אנשים יתחילו להעדיף בשר מלאכותי על פני בשר טבעי."

פתחתי בשאלה ששאל אותי ד"ר אמיר בן-שלום: מדוע לא ראינו אותה התקדמות בתחום המזון המלאכותי כפי שראינו בעולם האלקטרוניקה והתקשורת. התאוריה האישית שלי גורסת שהסיבה לכך היא שהמדענים והמהנדסים במערב לא ראו צורך בוער בהתקדמות כזו: שלא כמו באפריקה, הם, ילדיהם, וכל מי שסביבם הלכו לישון בכל לילה שבעים ומאושרים.

אסיים את הפרק בשאלה שאפנה בחזרה אליכם ואל אמיר: אם התאוריה שלי נכונה – מה זה אומר עלינו, כבני אדם? באיזו אור מציגה אותנו ההצלחה של השנים האחרונות בתחום הבשר המלאכותי? האם היא מציגה אותנו כיצורים אנוכיים וחסרי חמלה שמעדיפים לפתח שבבים מהירים יותר ולהתעלם מסבל ורעב של מיליוני בני אדם, רק כיוון שהילדים שלנו הם לא אלה שהולכים לישון רעבים? או שאולי היא מעידה על כך שאנחנו דווקא כן יכולים להשתנות: שאנחנו כבר לא מתעלמים מבעיות אקולוגיות פוטנציאליות שעלולות לפגוע באופן קשה בעולמנו, ושאנחנו כבר לא מתעלמים מסבלם של בעלי חיים שאנו מגדלים למאכל? כנראה שלכל סטייק יש שני צדדים…

ביבליוגרפיה ומידע נוסף

http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2416808/Artificial-egg-PLANTS-backed-Bill-Gates-set-revolutionize-cooking-goes-sale-Whole-Foods.html
http://encyclopedia2.thefreedictionary.com/Synthetic+and+Artificial+Food+Products
http://www.newyorker.com/reporting/2014/05/12/140512fa_fact_widdicombe?currentPage=all
http://www.theguardian.com/science/2013/aug/05/synthetic-meat-burger-stem-cells
http://webmagazine.maastrichtuniversity.nl/index.php/research/technology/item/271-the-need-for-meat
http://www.wired.co.uk/magazine/archive/2009/08/features/fake-meat-burgers-grown-in-beakers/page/4
http://www.newyorker.com/reporting/2011/05/23/110523fa_fact_specter?currentPage=all
http://new-harvest.org/wp-content/uploads/2013/03/post_2012_cultured_meat_from_stem_cells_challenges_and_prospects.pdf
http://www.peta.org/features/vitro-meat-contest/
http://www.bbc.com/news/science-environment-23529841
http://io9.com/5458425/is-vat-grown-meat-kosher-we-asked-a-rabbi
http://embryo.asu.edu/pages/alexis-carrels-immortal-chick-heart-tissue-cultures-1912-1946