Растительный каркас удешевил мясо из пробирки
Из клеточной культуры вырастили мясо простым и дешевым способом. Для этого в качестве каркаса для ткани использовали соевый текстурат, а обычные мышечные волокна разбавили гладкой мускулатурой. По утверждениям добровольцев, которые дегустировали мясо, оно действительно почти неотличимо по вкусу, запаху и текстуре от натурального. Статья опубликована в журнале Nature Food.
Производители еды заинтересованы в технологии выращивания мяса без использования животных. Животноводство дорого, производит большое количество парниковых газов и, кроме того, 70 процентов сельскохозяйственных земель используются для выращивания корма для скота. Наконец, значительное число людей отказывается от натурального по этическим и религиозным соображениям. За последние несколько лет ученым удавалось вырастить мясо из клеточной культуры, но оно невероятно дорого. Подробно об этом можно прочитать в материале «Котлета из пробирки».
Том Бен-Арьи (Tom Ben-Arye) из Израильского технологического института и его коллеги придумали, как удешевить и упростить производство искусственного мяса. Одна из основных сложностей в его выращивании связана с тем, что мясо обладает четкой структурой, и клетки надо чем то удерживать. Зачастую для этого используются растворяемые полимеры, как в эксперименте с протезированием мышцы бедра мыши тканью, напечатанной на 3D-принтере. Но, поскольку ученые хотели создать мясо не для имплантации, а для еды, они решили сделать съедобным сам каркас.
Их выбор пал на продукт, получаемый из отходов производства соевого масла — соевый текстурат. Это пористая белковая масса с нейтральным вкусом, которую сейчас и так используют в кулинарии как суррогат мяса.
На этот каркас исследователи высадили разные наборы клеток. На один кусок поместили только культуру обычных бычьих мышц, на другом их разбавили клетками гладкой мускулатуры. Такая композиция эффективнее, чем монокультура, так как эти два типа клеток развиваются по синергетическому принципу. Выросшее спустя несколько недель мясо по внешнему виду и на ощупь напоминало натуральное, а для проверки его вкуса позвали добровольцев. Куски мяса обжарили и запекли, а для контроля аналогичным образом приготовили пустой соевый каркас.
Все испытатели сошлись во мнении, что полученный из мультикультуры продукт имеет приятный мясной вкус и структуру и превосходит образец, выращенный из монокультуры. В то же время, оба они совершенно непохожи на сою. Этот способ производства легко масштабировать, и авторы надеются, что после доработок его можно будет применять для промышленного выращивания неживотного мяса.
В целом, переход на вегетарианскую диету позволит сократить расход пресной воды в Европе в два раза, но при этом способность обходиться без мяса, возможно, варьируется у разных людей и задана генетически.
Василий Зайцев
Это произошло после формирования нейронной связи между клетками циркадных часов и Dh44-нейронами
Биологи определили момент, в который циркадные часы начинают управлять циклами сна и бодрствования у личинок плодовых мушек. Оказалось, это происходит в начале третьего дня развития под влиянием новой связи между нейронами циркадных часов и клетками Dh44, которые контролируют бодрствование личинок. Кроме того, после формирования этой связи у личинок появилась долгосрочная память. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Циркадные ритмы у многих видов формируются еще на самых ранних этапах развития. Так, например, у млекопитающих клетки супрахиазматического ядра детеныша синхронизируют свою ритмическую активность еще во время беременности. Однако многие матери новорожденных могут подтвердить, что дети в этом возрасте редко спят ночью и бодрствуют днем — в основном их сон равномерно распределен по суткам. Исследования подтверждают, что циклы сна и бодрствования у младенцев чаще всего появляются от трех до двенадцати месяцев. До сих пор не было понятно, почему, несмотря на работу клеток циркадных часов, циклы сна и бодрствования формируются довольно поздно и как этот процесс влияет на другие функции мозга — например, долговременную память. Исследователи из университета Пенсильвании под руководством Эми По (Amy R. Poe) изучили аналогичный процесс на дрозофилах. Биологи отследили момент, в который у личинок мушек появляются циклы сна и бодрствования — это произошло в начале третьего дня развития. Чтобы понять, что именно происходит с циркадными ритмами в этот момент, исследователи изучили активность нейронов мозга у личинок. Прежде всего они проверили нейроны, которые производят нейропептид Dh44, поскольку они расположены в области циркадных часов у взрослых мушек.Для этого они создали трансгенных насекомых, у которых эти клетки синтезировали теплочувствительный ионный канал. Таким образом, когда личинок помещали в теплую среду, в Dh44-нейронах начинался ионный ток и те активировались. Оказалось, что эти клетки действительно участвуют в регуляции циклов сна: после их активации личинки на второй стадии меньше спали в течение суток (p < 0,0001). Тогда исследователи решили изучить, как активность этих клеток меняется при переходе со второй стадии личинок на третью — в момент появления ритмов сна. Оказалось, активность Dh44 не отличается на первой и второй стадии, но снижается в начале третьей. Это согласовывалось и с повышенным количеством сна у личинок в этот день: активность нейронов снизилась и они перестали оказывать свое бодрящее действие на личинок. Биологи предположили, что в этот момент Dh44-нейроны связываются с клетками, которые задают общий циркадный ритм организму мушек. Для этого они отследили нейронные связи этого мозгового центра. И действительно, при переходе со второй стадии на третью Dh44-нейроны сформировали связь с одной из клеток часов — DN1a. Ученые также подтвердили, что активация DN1a действительно «включает» Dh44 и увеличивает длительность бодрствования у личинок. Тогда исследователи решили проверить, как появление связи циркадных ритмов с циклами сна и бодрствования влияет на другие процессы в мозге насекомых. Зная, что переход памяти из кратковременной в долговременную происходят во время сна, биологи протестировали оба типа памяти у животных. Для этого они использовали стандартный для таких задач тест — проверяли, как личинки запоминают отвратительные запахи. И на второй, и на третьей стадии личинки одинаково хорошо проходили тесты на кратковременную память, а вот долговременная память появилась лишь при переходе между ними. При этом активация Dh44-нейронов, которые снижали количество сна у личинок, нарушала процессы долговременной памяти. Так, биологи не только в подробностях описали, как клетки циркадного ритма начинают контролировать циклы сна и бодрствования, но и показали, что этот процесс очень важен для развития таких сложных когнитивных функций как долговременная память. Сон и память действительно тесно связаны — депривация сна способна даже стирать воспоминания. Недавно мы писали об исследовании, в котором такие воспоминания удалось восстановить у мышей.