בספר "המסעדה שבסוף היקום" מצא הסופר דגלס אדאמס פתרון לבעיות המוסריות של אכילת בשר: פרה מהונדסת גנטית שיוצרה כדי שיאכלו אותה ורוצה להיאכל. היא אף מעודדת את הסועדים לבחור איזה חלק הם רוצים כדי לעזור לה להגשים את ייעודה. בעולם המציאותי, האידיאלי פחות, הפרות אומנם 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 לעומת גידול בעלי חיים אחרים למאכל. גידול המזון לבקר צורך שטח רב ומים רבים, וגם פולט כמויות אדירות של גזי חממה התורמים להתחממות כדור הארץ. גידול צאן ובקר אחראי למשל ל-14.5 אחוז מהפחמן הדו-חמצני הנפלט לאטמוספרה, יותר ממגזר התחבורה כולו. יתר על כן, מתאן, שנפלט כתוצאה מתהליכי עיכול ותסיסה בתוך גוף החיה, הוא גז חממה חזק הרבה יותר מפחמן דו-חמצני,  ויש לו השפעה ניכרת על התחממות כדור הארץ.

הפתרון לבעיה יגיע, כמו בתחומים רבים אחרים, מהמדע. הידע שנצבר בשנים האחרונות בגידול תאים חיים ורקמות שלמות, לצד התפתחויות טכנולוגיות כגון הדפסת תלת-ממד מתוחכמת, מקדמים אותנו לקראת מהפכה ברפואה, כמו גידול במעבדה של איברים להשתלה או טיפולים מותאמים אישית לחולה ולמחלה. המהפכה הזאת עוברת גם לעולם המזון, לקראת עידן שבו לא יהיה צורך לגדל פרות כדי לאכול אותן – אפשר יהיה לגדל בתרבית רק את הרקמות שאנו רוצים לאכול, בלי זיהום סביבתי ובלי הבעיה המוסרית של שחיטת בעלי חיים.

בשר מתורבת כזה יוכל לפתור לא רק חלק ניכר מבעיות המזון על כדור הארץ, אלא גם בחלל. למשל אסטרונאוטים במשימות ממושכות יוכלו לגדל את התאים בחללית וליהנות מבשר טרי גם במרחק של מאות מיליוני קילומטרים מהבית ושנים ארוכות של מסע מכדור הארץ. הטכנולוגיה הזאת עומדת במוקד אחד הניסויים המעניינים שיבצע האסטרונאוט הישראלי איתן סטיבה במשימת "רקיע" בתחנת החלל הבינלאומית, שמובילות קרן רמון וסוכנות החלל הישראלית במשרד החדשנות, המדע והטכנולוגיה.

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

מהמעבדה למטבח

אחת החברות המובילות בתחום גידול הבשר המתורבת היא חברת אָלֶף פארמס (Aleph Farms) מפארק המדע ברחובות. החברה קמה בעקבות מחקר שנעשה במעבדתה של פרופ' שולמית לבנברג מהטכניון, העוסקת בהנדסת רקמות לרפואה, וכן המדענית הראשית של החברה. תלמיד מחקר טבעוני שהגיע אליה שכנע אותה להיכנס לתחום של גידול רקמות למאכל.

"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 במקורו בצמחים, שגם הוא אכיל".

על בסיס השיטה הזאת קמה חברת אלף פארמס ב-2017, עם מימון ראשוני של חברת שטראוס ושל הרשות לחדשנות, במסגרת The Kitchen – החממה של שטראוס לקידום חברות המפתחות טכנולוגיות חדשניות בתחום המזון. בהובלתו של היזם ומנכ"ל החברה דידיה טוביה היא גייסה עד מהרה מיליוני דולרים ממשקיעים, בהם הכוכב ההוליוודי לאונרדו דיקפריו, והקימה מפעל שמעסיק כיום כ-70 עובדים. המוצר הראשון של החברה הוא פרוסות בקר דקות (Minute Steak), שאמור לצאת לשוק לקראת סוף שנת 2022. במקביל, במעבדה של לבנברג פותח 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, לעיתונאים ולמשקיעים, ואומרים שכל מי שטועם מהבשר – נהנה. "זה בשר עם כל המולקולות שיש בבשר טבעי: 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 שומן 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 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 והתאים מאמצים לעצמם התמחות מסוימת, כמו תאי שריר ושומן, תאי עצב, תאי דם וכן הלאה. כשמגדלים אותם מחוץ לגוף החיה, בתנאים מבוקרים, אותם תאי גזע עובריים יכולים להמשיך ולהתחלק כמעט בלי הגבלה. "מהתאים שאנו לוקחים מביצית מופרית של פרה אחת אנו יכולים לגדל עשרות אלפי מנות של תאים, שכל 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. לבון מסבירה: "עשינו מחקר מקיף מאוד לגלות אילו חומרים יש בתמיסות המופקות מהעגלים, מה מהם חיוני לגדילה והתמיינות התאים ואיך אפשר לייצר אותם במיקרואורגניזמים או בצמחים בלי להשתמש בבעלי חיים". 

לבשר המתורבת של אלף פארמס 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 בביו-ריאקטורים 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. "הוא גם מוסיף כי "הייצור גם לא מושפע משינויים עונתיים כמו שקורה עם  גידול בקר לבשר, והאספקה צפויה להיות רציפה".

למוצר יש גם יתרונות אקולוגיים בולטים. כאמור, גידול בקר לבשר הוא המזון המזהם ביותר, וגידול הבשר המתורבת יחסוך הרבה מאוד מהזיהום הזה ויפחית בהרבה את צריכת המים והקרקע ואת פליטת גזי החממה. במפעל גם מגדלים רק את הרקמות שאוכלים, מה שחוסך את הצורך לגדל פרה שלמה ולזרוק חלקים גדולים ממנה. בנוסף, הייצור מאפשר למחזר חלק מהרכיבים וכך להפחית את כמות הפסולת ולצמצם עלויות. יתרון סביבתי נוסף של חברת אלף פארמס נובע משיטת העבודה המתוכננת. "אנו רוצים להגיע תוך כמה שנים לייצור של אלפי טונות בשר, לא רק בישראל, אלא בעולם כולו", 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 הטביעה 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, בהיקף של סטייקים אחדים, לייצור מסחרי שיאפשר לה לשווק אלפי טונות של בשר. "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, 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. זו המטרה שלנו".

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 זעיר בביו-הדפסה תלת-ממדית של אותם תאים בתחנת החלל. האסטרונאוטים לא אכלו את נתח הבשר אלא שלחו אותו בחזרה לכדור הארץ, כדי לאפשר למדעני אלף פארמס לבחון את תפקוד התאים בתנאי מיקרו-כבידה ולראות שגידול בשר בחלל אכן עשוי להיות אפשרי.

במשימת "רקיע", שבה ישתתף האסטרונאוט איתן סטיבה, בחרה הוועדה המדעית של המשימה את הניסוי 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 בשבב בגודל של כרטיס אשראי בסך הכול, ובו מאות אלפי תאים של פרה. מערכת של צינורות ומשאבות יזינו את התאים בתמיסת גידול מתאימה בכל שלב, במטרה להוביל את התאים 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 שבוע בלבד, התאים לא ישלימו את כל מחזור ההתפתחות בניסוי הזה. חוקרי אלף פארמס יפעילו במקביל מערכת זהה על כדור הארץ, וכשיקבלו חזרה את המערכת שלהם, בתום משימת "רקיע", הם יוכלו להשוות בין שני הניסויים, שההבדל היחיד ביניהם היה שאחד התקיים בתנאי מיקרו-כבידה והאחר בכדור הארץ, ולראות אם וכיצד התנאים בחלל השפיעו על תהליכי ההתמיינות וההתפתחות של התאים.

מערכת הניסוי עצמה סגורה ואוטונומית, כך שהיא דורשת מעט מאוד עבודה מהאסטרונאוט שיפעיל אותה, שיהיה איתן סטיבה. הוא יידרש רק להפעיל את הניסוי ולפקח על התקדמותו. במבט לעתיד, היתרון של מערכת כזאת הוא שהיא כבר מכילה את כל המשאבים הדרושים, ולא תגזול זמן רב על תחזוקה ותפעול.

מעט מאוד עבודה בשביל האסטרונאוט. 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 החברה מפתחת בשיתוף פעולה עם חברת המזון האמריקאית Astreas. הפיתוח המשותף כבר עלה לשלב השני באתגר שהציבה סוכנות החלל האמריקאית נאס"א 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 ואת הטעם של הבשר. היא גם מאפשרת לשנות את הרכב הבשר לפי הצורך, למשל להוסיף לו ויטמינים מסוימים או להפחית את כמות השומן הרווי".

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

"שם החברה שלנו, 'אלף' נבחר גם משום שמשמעות המילה היא "פר" בעברית, והאות אל"ף בכתב העברי עתיק התבססה על ציור ראש של פר", מסביר תמרי. "האות הראשונה מסמלת מנהיגות וחלוציות, וזו המטרה שלנו: להיות חלוצים ומנהיגים בשוק הבשר המתורבת, לשפר בעזרתו את החיים על כדור הארץ, ולאפשר לבני אדם לקבל תזונה איכותית בכל זמן ובכל מקום שיגיעו אליו".