خبر کامل
استفاده از کریسپر برای تولید پروتئین پایدار؛ کاهش ۶۱٪ ردپای محیطی قارچ خوراکی
انقلاب پروتئین پایدار با کریسپر
دانشمندان با استفاده از فناوری پیشرفته ویرایش ژن کریسپر، موفق به اصلاح یک گونه قارچ شدند که نه تنها کارایی تولید پروتئین آن به شکل چشمگیری افزایش یافته، بلکه ردپای محیطی آن تا ۶۱ درصد کاهش یافته است. این دستاورد مهم در حوزه غذای پایدار، بدون وارد کردن هیچ‌گونه دی‌ان‌ای خارجی به ساختار قارچ محقق شده است. گونه اصلاح‌شده که طعمی مشابه گوشت دارد، برای انسان راحت‌تر از گونه طبیعی قابل هضم است.
شیاو لیو، نویسنده مسئول این مطالعه از دانشگاه جیانگان چین، اظهار داشت: «تقاضای عمومی برای پروتئین بهتر و پایدارتر برای غذا وجود دارد و ما موفق شدیم یک قارچ را با تغییر ژن‌های آن نه تنها مغذی‌تر بلکه دوستدار محیط زیست کنیم.»
چالش‌های کشاورزی حیوانی و جایگزین‌های میکروبی
کشاورزی حیوانی یکی از عوامل اصلی فشار بر محیط زیست جهانی است؛ این بخش حدود ۱۴ درصد از انتشار گازهای گلخانه‌ای جهانی را تشکیل می‌دهد و همچنین نیازمند مقادیر زیادی زمین و آب شیرین است که به دلیل تغییرات اقلیمی تحت فشار قرار دارند. به دلیل این چالش‌ها، پروتئین‌های میکروبی موجود در مخمر و قارچ‌ها به عنوان جایگزین‌هایی پایدار برای گوشت مورد توجه قرار گرفته‌اند.
قارچ فوزاریوم ونناتوم؛ جایگزینی با طعم گوشت
در میان منابع مختلف مایکروپروتئین، قارچ فوزاریوم ونناتوم (Fusarium venenatum) به دلیل طعم و بافت طبیعی که شباهت نزدیکی به گوشت دارد، به گزینه‌ای قابل توجه تبدیل شده است. این قارچ در چندین منطقه از جمله بریتانیا، چین و ایالات متحده برای مصرف انسانی تایید شده است.
راز کارایی: اصلاحات ژنی کلیدی
دلایل نیاز به بهبود قارچ
با وجود مزایای ذکر شده، قارچ فوزاریوم ونناتوم دارای دیواره‌های سلولی ضخیمی است که هضم آن توسط انسان را دشوار می‌کند. علاوه بر این، تولید آن منابع زیادی می‌طلبد؛ پرورش اسپورهای آن در مخازن بزرگ فلزی نیازمند خوراک غنی از شکر و مواد مغذی اضافی مانند سولفات آمونیوم است.
حذف دو ژن برای افزایش کارایی و هضم
پژوهشگران برای حل این مشکلات، تصمیم گرفتند تا کارایی و قابلیت هضم این قارچ را با استفاده از کریسپر و بدون وارد کردن دی‌ان‌ای خارجی افزایش دهند. آن‌ها دو ژن مرتبط با آنزیم‌های کلیدی را حذف کردند:
- ژن کیتین سنتاز: حذف این ژن باعث نازک‌تر شدن دیواره سلولی شد و دسترسی به پروتئین داخلی برای هضم راحت‌تر را فراهم کرد.
- ژن پیرووات دکربوکسیلاز: حذف این ژن متابولیسم قارچ را بهینه کرده و میزان مواد مغذی مورد نیاز برای تولید پروتئین را کاهش داد.
نتایج خیره‌کننده و کاهش اثرات زیست‌محیطی
تحلیل‌ها نشان داد که گونه اصلاح‌شده، که FCPD نام‌گذاری شده است، کارایی بسیار بالاتری نسبت به گونه اصلی دارد:
- از نظر مصرف قند: FCPD برای تولید همان مقدار پروتئین، ۴۴ درصد قند کمتری استفاده می‌کند.
- از نظر سرعت تولید: تولید پروتئین در FCPD، ۸۸ درصد سریع‌تر انجام می‌شود.
مقایسه FCPD با گونه اصلی
گروه پژوهشی اثرات محیطی FCPD را در تمام چرخه زندگی آن، از آزمایشگاه تا محصولات نهایی در مقیاس صنعتی، ارزیابی کردند. تولید در شش کشور با سیستم‌های انرژی متفاوت (مانند فنلاند با انرژی تجدیدپذیر و چین با وابستگی به زغال سنگ) مدل‌سازی شد. در تمام سناریوهای بررسی شده، FCPD اثرات محیطی کمتری نسبت به گونه اصلی سنتی داشت. در کل چرخه زندگی، تولید FCPD منجر به کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای تا ۶۰ درصد شد.
مقایسه با پروتئین حیوانی
پژوهشگران در ادامه اثرات تولید FCPD را با اثرات مرتبط با پرورش حیوانات برای غذا مقایسه کردند. در مقایسه با تولید مرغ در چین، تولید FCPD مزایای محیطی قابل توجهی داشت:
| شاخص محیطی | کاهش مورد نیاز FCPD نسبت به مرغ |
|---|---|
| نیاز به زمین | ۷۰ درصد کمتر |
| آلودگی بالقوه آب شیرین | ۷۸ درصد کاهش |
غذاهای ویرایش‌شده ژنتیکی مانند این قارچ اصلاح‌شده، پتانسیل برآورده کردن تقاضای رو به رشد غذایی جهان را بدون هزینه‌های محیطی گزاف کشاورزی سنتی فراهم می‌آورند.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
