А това означава недостиг на основни храни и откровен глад в обширни територии на земята. И в наши дни близо два милиарда души на планетата не си дояждат или откровено гладуват, но това, което ще последва в близките десетилетия, е наистина ужасяващо. Предвид на това през последните години човечеството впряга огромен интелектуален и финансов ресурс в търсене на решения за предотвратяване на този страховит сценарий. Основното направление е свързано с

търсене на алтернативни източници

 на протеини, които да заменят тези, получавани от месото, млечните продукти и култури като соя, фасул, грах, леща и др. Разчетите показват, че за изхранването на домашните животни в света се използва около половината от поземления и водния ресурс на планетата. Но другата половина не е в състояние да произведе достатъчно храни за изхранване на човечеството. Наред с това енергийната криза заставя да се засяват огромни площи с маслодайни култури, които се използват за получаване на биогорива.

Решения се търсят в ентомофагията – използване на огромното множество от хвърчащи, пълзящи и плаващи насекоми, много от които са източник на пълноценни протеини. Надежди се влагат и във водораслите, които ежегодно синтезират около 225 милиарда тона превъзходна органична материя. Редица авторитетни учени обаче считат, че решението следва да се търси в… микробите, появили се на нашата планета милиарди години преди човека и разполагащи с невероятна генетична информация, която може да се използва за синтез на безценни протеини, влагайки незначителен енергиен, воден и друг ресурс. Разчетите показват, че с помощта на микробите от хектар (10 декара) годишно може да се произведе 15 тона протеини. За сравнение от същата площ, засята със соя, се получава едва 1,1 тона.

Важно предимство на микробния синтез на протеини е невероятно ниското потребление на вода

– близо 90% по-малко от добива на протеини от животновъдството.

В микробния протеинов синтез от важно значение е и отсъствието на практика на отделяне на парникови газове. Скорошни изследвания по недвусмислен начин доказват, че домашните животни (главно едрият рогат добитък) имат сериозен „принос“ към продукцията на парникови газове, т.е към глобалното затопляне на планетата. Дневно една крава произвежда около 700 литра метан, както и не малко въглероден диоксид. А делът на метана в глобалното затопляне съставлява около 30% от този на въглеродния диоксид. Броят на кравите в света се оценява на 1,5 милиарда, но освен тях се отглеждат още редица месо- и млекодайни животни, чийто „принос“ към глобалното затопляне съставлява не по-малко от 18%. Т.е. по този показател домашните животни сериозно изпреварват всички превозни средства на земята! Всъщност оказва се, че голямата беда не са превозните средства, а огромният брой животни, отглеждани за добив на месо и мляко. За тях се изразходва невероятно количество храни и питейна вода, които и в наши дни са в сериозен недостиг.

Следва да признаем, че

микроорганизмите се използват от човека от незапомнени времена

 – в производството на хляб, млечнокисели продукти, вино, пиво, туршии и др. В случая обаче се касае за използване на микроорганизмите (микробите) за синтез на биомаса – значително количество протеини, които да се насочат към производство на така нужните продукти за изхранване на човечеството.   

В качеството на субстрат (хранителен източник) в микробния синтез на протеини се използват различни въглехидратни източници, метан, метанол, въглероден диоксид и др. Сериозен успех в тази област през 2018 година постигат финландските учени от Центъра за изследване на технологиите (VTT) в град Еспоо, които успяват чрез микробен синтез да  получат

млечни протеини, при това с далеч по-голяма ефективност от една крава например,

за чието отглеждане са нужни огромно количество храни, вода, антибиотици, хормони, сгради, оборудване и всевъзможни техники. 

Изключителен успех постига американската компания Nature’s Fynd, базирана в Чикаго, която за синтез на микробен протеин използва гъбата Fusarium flavolapis, изолирана от геотермалните извори в националния парк Йелоустоун (САЩ). Уникалната миниатюрна нишковидна гъба, успяла да се адаптира към едни от най-екстремните условия на планетата в обитаваната от нея среда, е открита и изследвана от Марк Козубал, който става съучредител и главен научен директор в грандиозен проект, подкрепян от Националното управление по въздухоплаване и изследване на космическото пространство (National Aeronautics and Space Administration, NASA). В превод от латински щамът на гъбата (flavolapis) означава жълт камък и представлява алюзия към обитавания от нея ареал Yellowstone (Жълт камък – англ.). В рамките на проекта е разработена технология, осигуряваща въглероден и азотен източник за вегетацията на гъбата, която става източник на пълноценен белтък, съдържащ всички 20 протеиногенни аминокиселини, в т.ч. и незаменимите, които човешкият организъм не може да синтезира. Наред с това се оказва, че продуктът, получил наименованието Fy Protein, съдържал редица важни витамини, калций, фибри и магическите бета-глюкани.    

 През 40-те години на миналия век американският имунолог Луис Пилемер и неговите колеги установяват, че препаратът, изолиран от клетъчните стени на хлебните дрожди Saccharomyces cerevisiae, т.нар. зимозан,  стимулира неспецифичния имунитет на човешкия организъм. Двадесет години по-късно Николас ди Луцио от Туланския университет в щата Луизиана (САЩ) открива в състава на зимозана чудодейни полизахариди с интригуващото и витиевато наименование бета-1,3/1,6-глюкани. През 80-те години на миналия век Р. Голдман и Дж. Чоп от Харвардския университет в САЩ откриват на повърхността на макрофагите (клетките, стоящи на предния рубеж на имунната защита) специфични рецептори, чието свързване с бета-1,3/1,6-глюканите играе ролята на своеобразен пусков механизъм на имунната реакция на организма. Това от една страна води до чувствително активизиране на фагоцитозната активност на макрофагите (способността им да поглъщат и унищожават патогенни микроорганизми и мъртви клетки), а от друга е свързано със синтезиране и освобождаване в кръвния ток на набор от биологично активни вещества. В състава на последните са идентифицирани т.нар. цитокини, които подават алармен сигнал към другите клетки от имунната защита, например Т-лимфоцитите, както и растежни фактори – на епидермалните клетки и ангиогенезата (образуването на нови капиляри). Многобройни изследвания по категоричен начин доказват, че

 бета-глюканите могат да се използват както за целите на профилактиката,

така и като ефективни спомагателни лекарствени средства при широк кръг заболявания, свързани с понижен имунитет. Известно е, че повечето клетки на имунната защита са разположени на покривните повърхности на човешкото тяло, в частност – в епитела на червата, които представляват най-големия имунологичен орган на човешкото тяло с дължина 7-8 метра. Предвид на това оралното приложение на бета-глюканите е особено ефективно средство за повишаване на капацитета на имунната защита.

Fy Protein е ценен източник на важната есенциална (незаменима) аминокиселина лизин, която на практика липсва в зърнените култури. Той е с много добри диетични качества, отлично се усвоява от човешкия организъм. Авторите на проекта на компанията Nature’s Fynd твърдят, че

 от получения висококачествен протеин може да се създаде широк кръг от алтернативни месни и млечни продукти

с висока диетична стойност и отлични органолептични показатели.

В процес на разработване са и технологии, „копиращи“ фотосинтезата, протичаща в зелените листа на растенията. Необходимият въглероден диоксид за вегетацията на микроорганизмите се улавя от атмосферата, а нужната енергия се доставя пак от слънцето, но с използване на фотоволтаични панели.

В наши дни микробният синтез на протеини е едно от най-бурно развиващите се направления в биотехнологията. Може би съвсем скоро на трапезата ни ще попаднат разнообразни алтернативни продукти на добре познатите ни, но отиващи постепенно в забрава истински колбаси и млечни храни. Тъжно, но необратимо…   

  Доц. д-р Димитър ПОПОВ