לגדל סטייקים
בדרך למאדים

בספר "המסעדה שבסוף היקום" מצא הסופר דגלס אדאמס פתרון לבעיות המוסריות של אכילת בשר: פרה מהונדסת גנטית שיוצרה בשביל שיאכלו אותה ורוצה להיאכל, והיא אף מעודדת את הסועדים לבחור איזה חלק הם רוצים כדי לעזור לה להגשים את ייעודה. בעולם המציאותי, האידיאלי פחות, הפרות אמנם לא רוצות להיאכל, אבל בני אדם עדיין רוצים לאכול, ובעולם המערבי כל אדם אוכל בממוצע כמה עשרות קילוגרמים של סטייקים, המבורגרים ומוצרי בקר אחרים כל שנה.

לאכילת בשר בקר יש גם מחיר סביבתי כבד מאוד. מחקרים מצאו כי גידול פרות לבשר הוא ענף ייצור המזון המזהם ביותר, לא רק בהשוואה לגידול צמחים, אלא גם ביחס למוצרים מהחי כמו חלב וביצים, ואפילו ביחס לגידול בעלי חיים אחרים למאכל. גידול המזון לבקר צורך אנרגיה רבה, שטח רב ומים רבים, וגם פולט כמויות אדירות של גזי חממה, התורמים להתחממות כדור הארץ. לדוגמה, גידול צאן ובקר אחראי כמעט ל-10 אחוז מגזי החממה שמקורם בפעילות בני האדם (אנתרופוגניים). מתאן, הנפלט כתוצאה מתהליכי עיכול ותסיסה בתוך גוף החיה, הוא גז חממה עוצמתי בהרבה מפחמן דו חמצני, ובעל השפעה ניכרת על התחממות כדור הארץ.

אחד הפתרונות לבעיה יגיע, כמו בתחומים רבים אחרים, מהמדע. בשנים האחרונות מפתחים מדענים מגוון שיטות לייצור של מקורות מזון חלופיים, ידידותיים יותר לסביבה מגידול בעלי חיים. שיטות אלה כוללות בין השאר הפקת חלבונים מחיידקים ואצות, ואפילו גידול חרקים כמקור של חלבון למאכל. שיטה אחרת היא בשר מתורבת, כלומר גידול בתרבית רק של הרקמות שאנו רוצים לאכול, במקום את בעל החיים כולו. השיטה הזו נשענת על פריצות דרך שהושגו בשנים האחרונות במחקר רפואי, כמו טכנולוגיות גידול במעבדה של איברים להשתלה או הדפסת רקמות ואיברים בתלת-ממד. בשר מתורבת עשוי להיות הרבה יותר דומה למקור מאשר מוצרי חלבון מאצות או מחרקים, ואולי גם ידרוש פחות התגברות על מחסום פסיכולוגי מאשר אכילת מוצרי חרקים, בלי הבעיה המוסרית של שחיטת בעלי חיים, ועם פחות זיהום סביבתי מאשר בגידול בקר.

מעבר ליתרונות האפשריים על כדור הארץ, גידול בשר בתרבית עשוי לפתור גם חלק מהבעיות של אספקת מזון בחלל. למשל אסטרונאוטים במשימות ממושכות יוכלו לגדל את התאים בחללית ולהנות מבשר טרי גם במרחק של מאות מיליוני קילומטרים מהבית ושנים של מסע מכדור הארץ. הטכנולוגיה הזו עומדת במוקד אחד הניסויים המעניינים שיבצע האסטרונאוט הישראלי איתן סטיבה בתחנת החלל הבינלאומית במסגרת משימת "רקיע".

בשר עם פחותי זיהום סביבתי ובלי לפגוע כמעט בבעלי חיים. סטייק דק של חברת אלף פארמס מבשר מתורבת | צילום: Aleph Farms

מהמעבדה למטבח

לא מעט חברות בעולם, וגם בישראל, עוסקות בגידול מוצרי בשר ועוף בתרבית. אחת המובילות בתחום היא אָלֶף פארמס (Aleph Farms) מפארק המדע ברחובות, שקמה ב-2017 מתוך מחקר במעבדתה של פרופ' שולמית לבנברג מהטכניון, העוסקת בהנדסת רקמות לרפואה, ומשמשת המדענית הראשית של החברה. "אחד הדברים החשובים בגידול רקמה הוא שהיא מורכבת מכמה סוגי תאים, לא מסוג אחד, וכדי לגדול בצורה תלת-ממדית היא צריכה שלד כלשהו מחומר חוץ-תאי", מסבירה ד"ר נטע לבון, מנהלת הטכנולוגיות הראשית ומנהלת המחקר והפיתוח של אלף פארמס. "לבנברג ותלמידיה מצאו דרך לייצר שלד כזה מחלבון שמקורו בצמחים, שגם הוא אכיל".

אלף פארמס, בהובלת המנכ"ל, דידיה טוביה, גייסה מיליוני דולרים ממשקיעים, בהם הכוכב ההוליוודי לאונרדו דיקפריו, והקימה מפעל המעסיק כיום כ-70 עובדים. המוצר הראשון של החברה הוא פרוסות בקר דקות (Minute Steak), שאמור לצאת לשוק לקראת סוף 2022. במקביל היא מפתחת עם המעבדה של לבנברג נתח בשר עבה יותר, כמו אנטריקוט משויש, שכולל תאי שריר ותאי שומן, והייצור שלו נעשה במדפסת תלת ממד, על שלד המורכב מהידרוג'ל – חומר מוצק וגמיש על בסיס מים, שגם יכול לתמוך בתאים, וגם הוא כמובן אכיל.

ואיך הטעם של סטייק שגדל מתרביות תאים לעומת כזה שגדל במרעה? בינתיים בחברה עושים מבחני טעימות לקבוצות מצומצמות, ואומרים שכל מי שטועם מהבשר – נהנה. "זה בשר עם כל המולקולות שיש בבשר: חומצות שומן, חלבונים, וחומרים נדיפים, ובבישול שלו מתרחשים אותם תהליכים כימיים שמקנים לבשר רגיל את הטעם והריח", מדגישה לבון. "הייצור המבוקר גם מאפשר לנו לשלוט בהרכב שלו, ואנו יכולים לייצר סטייק פילה דל בשומן או אנטריקוט עם אחוזי שומן גבוהים יותר".

אחת החברות המובילות בתחום. מימין: פרופ' שולמית לבנברג, דידיה טוביה, ד"ר נטע לבון, ד"ר צביקה תמרי | צילומים: רמי שלוש, Aleph Farms

בשר סביבתי

איך מייצרים מיליארדי תאים של פרות כמעט בלי לפגוע בפרות עצמן? הסוד הוא שימוש בתאי גזע עובריים. כל עובר מתחיל את חייו מתא אחד ויחיד – הביצית המופרית. התא הזה מתחלק לשניים, וכל אחד מהם מתחלק לשניים, וחוזר חלילה. בשלבים הראשונים האלה של ההתפתחות כל התאים זהים זה לזה. רק כשהעובר מתחיל לגדול, מתחילים תהליכי התמיינות, שבהם התאים מקבלים התמחות מסוימת, כמו תאי שריר ושומן, תאי עצב, תאי דם וכן הלאה. כשמגדלים אותם במעבדה בתנאים מבוקרים, תאי הגזע העובריים יכולים להמשיך ולהתחלק כמעט בלי הגבלה. "מהתאים שאנו לוקחים מביצית מופרית של פרה אחת, אנו יכולים לגדל עשרות אלפי מנות של תאים, כל אחת מהן תשמש אותנו לייצר אלפי טונות של בשר מתורבת", אומרת לבון.

כשיש כמות גדולה של תאי גזע, אפשר לשנות את סביבת הגידול, ולגרום להם להתפתח לתאים שאנו רוצים, למשל תאי שריר ותאי שומן. בעבר, כדי לעשות זאת, היו החוקרים משתמשים בחומרים שהפיקו מהעגלים עצמם. אחת מפריצות הדרך של אלף פארמס היא פיתוח תמיסת גידול עם ויטמינים, מינרלים וחלבונים, שאינם מגיעים מהחי. מסבירה לבון. "עשינו מחקר מקיף מאוד לגלות אילו חומרים יש בתמיסות המופקות מהעגלים, מה מהם חיוני לגדילה והתמיינות התאים, ואיך אפשר לייצר אותם במיקרואורגניזמים או בצמחים, ללא שימוש בבעלי חיים".

לבשר המתורבת יש עוד כמה יתרונות משמעותיים. כיום חיות משק מטופלות בכמויות גדולות של אנטיוביוטיקה, כדי למנוע מחלות. האנטיביוטיקה מגיעה למי התהום ויוצרת חיידקים עמידים המסכנים את בני האדם. "בתהליך הייצור שלנו בביוראקטורים אין שימוש באנטיביוטיקה. מכיוון שתהליך הייצור כולו הוא סגור, גם חיי המדף של המוצר ארוכים יותר", אומר ד"ר צביקה תמרי, מנהל פרויקט החלל באלף פארמס. "הייצור גם לא מושפע משינויים עונתיים כמו שקורה בגידול בקר, והאספקה צפויה להיות רציפה".

לבשר המתורבת יש גם יתרונות אקולוגיים בולטים. הוא יחסוך חלק מהזיהום של גידול בקר, יפחית כנראה את צריכת המים והקרקע, ואת פליטת גזי החממה הנובעת ישירות מגידול הפרות. כמו כן, בשיטה זו מגדלים רק את הרקמות שאוכלים, מה שחוסך את הצורך לגדל פרה שלמה ולזרוק חלקים גדולים ממנה. יתרון סביבתי נוסף נובע משיטת העבודה המתוכננת של אלף פארמס. "אנו רוצים להגיע תוך כמה שנים לייצור בהיקף של אלפי טונות בשר, לא רק בישראל, אלא בכל העולם", אומרת לבון. "הקמת מפעלים במקומות נוספים תאפשר לנו לשנע כמה שפחות מטענים. במקום לשלוח טונות של בשר, אנו פשוט שולחים למפעל כמה מבחנות עם תאים כדי להתחיל את תהליך הייצור, וזה מסייע להפחית את ההשפעה הסביבתית של הייצור שלנו".

מיליוני טונות של בשר מתורבת מתא אחד. האסטרונאוט איתן סטיבה מתבונן במיקרוסקופ בביקור במפעל אלף פארמס | צילום: נוי עינב, Aleph Farms

לנתק את הפרה מהאדמה

נוסף על פיתוח הטכנולוגיות לגידול רקמת הבשר, האתגר הגדול של אלף פארמס היה להעביר את התהליכים מייצור במעבדה לייצור בהיקף מסחרי. "האתגר המשמעותי היה להוריד את העלויות, כך שנוכל לייצר את הבשר בכמות גדולה, בלי שהמחיר לצרכן יזנק לשמיים", אומרת לבון.

מה שכן מזנק לשמיים הוא לא המחיר, אלא הבשר עצמו. שיטת הייצור המבוססת על גידול תאים בסביבה מבוקרת ואף בביו-הדפסה תלת-ממדית, יכולה להתקיים בכל מקום, מה שהופך אותה גם לדרך אפשרית לייצר בשר לאסטרונאוטים במשימות חלל מרוחקות וממושכות, שבהן אין אפשרות לקבל אספקה שוטפת של מזון מכדור הארץ. "כמו שבחקלאות הידרופונית מגדלים צמחים על מצע נוזלי, בלי צורך בקרקע, כך גם השיטה שלנו למעשה מנתקת את הפרה מהאדמה", אומרת לבון.

"מכיוון שאנו מתנתקים מהצורך לתפוס שטחי אדמה ומשאבי מים, אנו שואפים לספק מזון בכל מקום בעולם וגם מחוצה לו", אומר תמרי. "כיום הצוותים בתחנת החלל מקבלים כל כמה חודשים אספקה של מזון טרי מכדור הארץ, אבל הם נמצאים במרחק 400 ק"מ מעלינו בלבד, והעלויות של שיגור מזון לשם הן עשרות אלפי דולרים לקילוגרם. כדי לספק לאסטרונאוטים מזון טרי במשימות לעומק החלל, צריכה להיות יכולת לייצר בשר בחלל עם מינימום משאבים, וזו המטרה שלנו". כמובן, משימות כאלה יהיה צורך לצייד במכשור מורכב לגידול נתחי הבשר ולאחסון תרביות התאים, וכן במלאי של תמיסות וחומרי גידול, אבל זה לא דומה לאחסון טונות של בשר מבחינת הנפח והמשקל. כמו כן, הבשר המתורבת יספק לאסטרונאוטים נתחים טריים, על כל יתרונותיהם התזונתיים, ולא בשר שאוחסן או הוקפא שנים ארוכות.

עלויות השיגור כיום הן עשרות אלפי דולר לקילוגרם של מזון טרי. הדמיה של חללית דרגון במשימת AX-1 עוגנת בתחנת החלל הבינלאומית | מקור: NASA, נחלת הכלל

סטייקים ברקיע

לפני כשנתיים רשמה חברת אלף פארמס היסטוריה כשעשתה את הניסוי הראשון בגידול בשר בחלל. תאים שגידלה החברה נשלחו לתחנת החלל, והקוסמונאוט אולג סקריפוצ'קה (Skripochka) הדפיס מהם נתח בשר מזערי בביו-הדפסה תלת-ממדית של אותם תאים בתחנת החלל. האסטרונאוטים לא אכלו את נתח הבשר אלא שלחו אותו בחזרה לכדור הארץ, כדי לבחון את תפקוד התאים בתנאי מיקרו-כבידה, ולראות שגידול בשר בחלל אכן עשוי להיות אפשרי.

בעוד כשבועיים ישוגר האסטרונאוט הישראלי איתן סטיבה לתחנת החלל הבינלאומית כחבר צוות Ax-1 ובמסגרת משימת רקיע בהובלת קרן רמון וסוכנות החלל במשרד החדשנות המדע והטכנולוגיה. בזמן שהותו בתחנת החלל הוא יבצע עשרות ניסויים מדעיים, הדגמות טכנולוגיות, פעילויות חינוכיות ואף ייצר ויציג אמנות ישראלית בחלל. הוועדה המדעית של משימת רקיע בחרה בניסוי של חברת אלף פארמס לאחד הניסויים המדעיים שיוטסו לתחנת החלל. הפעם תבחן החברה את השלב המוקדם של תהליך הייצור – גידול והתמיינות של תאים בתנאי מיקרו-כבידה. "הניסוי יהיה אוטומטי לגמרי, ויתבצע ב'מעבדה על שבב' שפיתחה חברת 'ספייס פארמה' הישראלית", מסביר תמרי. "מדובר על שבב בגודל של כרטיס אשראי בסך הכל, ובו מאות אלפי תאים של פרה. מערכת של צינורות ומשאבות יזינו את התאים בתמיסת גידול מתאימה בכל שלב, במטרה להכווין את אותם תאים להתמיין לתאי שריר".

הוכחת היתכנות ראשונה. הקוסמונאוט אולג סקריפוצ'קה בעבודה על הניסוי של אלף פארמס בתחנת החלל הבינלאומית ב-2019 | מקור: Roscosmos

מכיוון שההתמיינות המלאה מתא גזע לתא שריר אורכת כשלושה שבועות, ומשימת רקיע תימשך כעשרה ימים, התאים לא ישלימו את כל מחזור ההתפתחות בניסוי הזה. כשהמערכת תחזור לארץ, בתום המשימה, יוכלו החוקרים להשוות אותה לניסוי מקביל שעשו בתנאי כבידה ארציים, ולראות אם וכיצד התנאים בחלל השפיעו על תהליכי ההתמיינות וההתפתחות של התאים.

השוואה בין גידול בשר על הארץ ובחלל. איתן סטיבה בסיור במפעל אלף פארמס לקראת משימת רקיע | צילום: נוי עינב, Aleph Farms

מזון העתיד

במקביל לניסוי במשימת רקיע, חברת אלף פארמס מסתערת על האתגר הבא, פיתוח מערכת בקנה מידה גדול יותר, שתוכל לספק סטייק מתורבת לצוות של ארבעה אסטרונאוטים כל שבוע, במשך משימה של שלוש שנים. את המערכת הזו מפתחת החברה בשיתוף פעולה עם חברת המזון האמריקאית Astreas, והפיתוח המשותף כבר עלה לשלב השני באתגר שהציבה סוכנות החלל האמריקאית לפיתוח מזון למשימות לעומק החלל. "זו תהיה מערכת בגודל של כמה מטרים מעוקבים, שתתאים לגודל של חלליות למשימות ארוכות", מסביר תמרי. "השאיפה שלנו היא שהמערכת הזו גם תמחזר כמעט את כל המים המשמשים בגידול הבשר בתוכה, כך שהיא תדרוש מעט מאוד משאבים חיצוניים. בנוסף, היא תאפשר לאסטרונאוטים להיות מעורבים בתהליך, ולבחור את התיבול והטעם של הבשר. היא גם מאפשרת לשנות את הרכב הבשר לפי הצורך, למשל להוסיף ויטמינים מסוימים, או להפחית שומן רווי. הטכנולוגיה שלנו לא רק תשפר את החיים על כדור הארץ, אלא תאפשר לבני אדם לקבל תזונה איכותית בכל מקום שיגיעו אליו".

חזון רחוק. הדמיה של "חווה" לגידול בשר מתורבת על מאדים, עם הטכנולוגיה שמפותחת כיום בטכניון וברחובות | הדמיה: Aleph Farms

הכתבה היתה מעניינת? מוזמנות ומוזמנים לנסות את חידון הטריוויה שלנו על גידול בשר מתורבת במשימת "רקיע" ובחלל בכלל: