Sữa bò nhân tạo sẽ thay đổi hoàn toàn ngành thực phẩm bạn từng biết

Phòng thí nghiệm Counter Culture có cái tên nghe qua là có thể hình dung đó là một phòng thí nghiệm sinh học, chắc chắn là vậy, chứa những ống nghiệm, bình đựng hóa chất, kính hiển vi và bình thót cổ. Nhưng nó thực hiện nhiệm vụ ngược lại so với khoa học thí nghiệm truyền thống.

Những người làm việc ở đó - ở phía sau một nơi từng là chỗ ở của ban nhạc rock metal ở Oakland, California – đang thực hiện trên cả những khái niệm cơ bản về nghiên cứu. Mục tiêu của họ không gì ngoài can thiệp vào tự nhiên.

Hãy xem xét một nhóm những nhà nghiên cứu phản sinh học gặp gỡ trong phòng thí nghiệm mỗi đêm thứ 2 để thực hiện một dự án nghe có vẻ trái ngược: Họ đang cố gắng làm phô mai sữa bò mà không cần bò. Sử dụng những DNA thông tin, họ làm những tế bào nấm men sản sinh ra một hợp chất có tính chất phân tử tương tự như sữa. Và nếu thành công, họ sẽ biến sữa này thành phô mai. Phô mai thật. Nhưng mà là phô mai chay. Phô mai chay 100%.

Đó là tên của dự án: phô mai Real Vegan. Những nhà khoa học này muốn phô mai có mùi vị như thật, nhưng họ không muốn nó được làm ra từ động vật. Từ bỏ phô mai thật là một trong những hy sinh khó nhằn nhất những người ăn chay phải làm, một người trong nhóm, Benjamin Rupert, nói. Với phô mai Real Vegan, họ không còn phải làm như thế. “Những gì chúng tôi làm là tương tự protein động vật”, anh ta nói. “Bạn thực sự không phải từ bỏ bất kì thứ gì”.

Điều này nghe có vẻ lạ lẫm, ngớ ngẩn và có thể hơi viễn vông. Nhưng nó là sự thật. Chúng ta đã đạt đến điểm nơi mà can thiệp DNA không còn khó khăn về mặt kỹ thuật hay tốn kém nữa. Lập chuỗi gen của một người từng tốn kém hàng tỷ USD. Giờ, nó chỉ tốn vài ngàn USD. Hiệu ứng quy luật Moore tương tự đã giảm đáng kể chi phí cho việc viết mã gen. Sắp xếp các mảnh nhỏ DNA với ký tự cũng đơn giản như việc điền vào một mẫu đơn, và chi phí thấp hơn 25% so sánh với giá gốc – mức giá cho những gen sữa bò trong tầm tay các nhà nghiên cứu.

Cho dù dự án này có lạ lùng thế nào, nó cho thấy những gì sẽ sớm có thể thực hiện được đối với khoa học thực phẩm trồng tại nhà. Chúng ta đang tiến vào một thế giới mà sự ngăn cách giữa “tự nhiên” và “nhân tạo” đã không còn, nơi mà những tay nghiệp dư trong nhà bếp có thể nghịch với cuộc sống để làm những hợp chất ăn được mà vừa thủ công và là thực phẩm chế biến cơ bản nhất từng được làm.

Sự tò mò tự nhiên

Phòng thí nghiệm Counter Culture, theo tiêu chí tự làm, là một nơi đang tự hoàn thiện, một không gian luôn được chỉnh sửa cho những thứ họ đang cố gắng chỉnh sửa

Khi tôi đến thăm vào năm ngoái, một chiếc ghế thí nghiệm được làm từ phân nửa quả tim lợn đang nổi lềnh bềnh trong một hũ thủy tinh. Nó có màu trắng nhạt nhưng cho một ống kim loại nhô ra ở phía trên, quả tim được gỡ bỏ hoàn toàn ngoài sụn. Nếu đây là một bộ phim, một quả tim ma sẽ là dấu hiệu cho thấy nơi này là nơi mà khoa học bị xuyên tạc, nơi mà tự nhiên đang bị chơi đùa. Nhưng không khí tại phòng thí nghiệm Counter Culture có vẻ giống như hội chợ khoa học hơn là khoa học điên rồ.

Quả tim thuộc về Patrik D’haeseleer, một nhà sinh học điện toán được đào tạo tại Harvard, người dẫn đầu một nhóm nghiên cứu tại phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Livermore. Ông nói rằng quả tim có thể được dùng như là một chiếc khuôn nơi nuôi dưỡng các mô sống để tạo ra những cơ quan cấy ghép được từ những tế bào của bệnh nhân. Phòng thí nghiệm Counter Culture cho phép ông khám phá những điều này theo cách thực tế mà công việc hàng ngày không cho phép làm điều đó.

Thái độ của ông là ví dụ điển hình cho những gì được gọi là cuộc vận động công nghệ sinh học tự chủ, vốn đã nổi lên trong vòng 1 thập kỷ qua. Mục tiêu của cuộc vận động, như trang web của phòng thí nghiệm Counter Culture nói, là để “tạo hứng thú với sự tò mò và trao quyền cho sự khám phá… Chúng tôi cung cấp một không gian thoải mái và mở để học hỏi, sáng tạo, sửa chữa và cải tiến. Mở cửa cho các nhà khoa học, các nhà sinh học, những người có kinh nghiệm!”. Cuộc vận động này tự so sánh mình với những người tiên phong những năm 1970, những người cố giành lấy công nghệ kỹ thuật số khỏi giới học viện và kinh doanh rồi đưa vào thế giới thực của những người nghiệp dư. Nó là nơi mở cửa với những ai có ý tưởng.

Ý tưởng phô mai Real Vegan

Khi đến phòng thí nghiệm, tôi phát hiện nhóm tạo phô mai bao gồm một nhà sinh học, một nhà nghiện cứu luân lý sinh vật, một chuyên gia tâm lý đã nghỉ hưu, một kế toán, và một cựu nhân viên marketing của Apple. “Điều này đối với tôi giống như mở rộng tự nhiên của văn hóa máy tính”, Maria Chavez, cựu nhân viên Apple và là nhóm trưởng của dự án phô mai chay, nói. “Có điều gì lớn hơn để can thiệp vào hơn là cơ thể chúng ta và môi trường? Nó là một trong những biên giới lớn cuối cùng. Những khả năng này rất thú vị”.

Những khả năng này bao gồm không chỉ phô mai bò chay mà còn phô mai người chay. Quy trình tương tự để tổng hợp sữa bò có thể áp dụng vào sữa từ bất kỳ động vật có vú nào. Bạn chỉ cần những gen khác nhau. Phô mai làm từ sữa người nhân tạo nghe có vẻ như sẽ không bán đắt hàng. Nhưng nhóm nghiên cứu nói rằng nó có thể phục vụ cho một mục đích thực tế: phô mai sữa người có thể cho những người bị dị ứng với sản phẩm sữa từ động vật một lựa chọn khác. (Chavez nói rằng cả nhóm đã tạm dừng việc thí nghiệm sữa người do những lo ngại của FDA về các phản ứng tự miễn dịch có thể xảy ra).

Họ còn hy vọng có thể làm ra phô mai dựa trên sữa của kỳ lân biển, động vật có vú kỳ dị nhất mà họ có thể nghĩ ra. Họ nghe nói rằng sữa của nó có vị như kem đánh răng.

Chơi đùa với sự sống

Cuộc vận động công nghệ sinh học tử chủ xuất hiện cùng với một cuộc thi được MIT tài trợ gọi là iGEM. Được tổ chức lần đầu vào năm 2004, iGEM là một hội chợ khoa học nơi các sinh viên MIT sử dụng những phần mã gen nguồn mở để tạo ra những chủng loại vi sinh mới.

Ban đầu, cuộc thi chỉ dành cho các sinh viên đang theo học tại trường. Nhưng sau khi tốt nghiệp, nhiều người muốn tiếp tục công việc này ngoài phạm vi học viện truyền thống. Những gì họ làm giúp cho cuộc thi mở rộng cửa hơn. Phô mai Real Vegan, hoặc ít nhất là khái niệm đó, giành chiến thắng cho giải dự án cộng đồng tốt nhất vào năm 2014, năm đầu tiên các nhà khoa học tự chủ có thể thi đấu cùng với sinh viên.

Tại sao lại là phô mai? Nó cộng hưởng theo nhiều cách với những nhà khoa học độc lập này. Khi quay ngược quá trình này vài thế kỷ, việc làm phô mai cho thấy mức độ thủ công họ muốn nuôi dưỡng. Vào cùng thời điểm, phô mai là một trong những ví dụ sớm nhất trong việc con người sử dụng vi sinh vật để biến đổi 1 hợp chất thành một hợp chất khác.

Quan trọng hơn, các nhà khoa học tự chủ này là người ăn chay, và họ nhớ mùi vị của phô mai. Vâng, có phô mai ăn chay làm từ thực vật nhưng nói một cách tử tế, chúng rất tệ. “Chúng sao chép cấu trúc protein không tồn tại trong thế giới thực vật”, Chavez nói. “Chúng không có hương vị hay kết cấu tương tự”.

Nhưng họ không chỉ cố gắng để nuôi bản thân. Nhóm tự chủ xem các giải thưởng mở ra sự cải tiến, một ý tưởng cho thấy kiến thức và kỹ năng nên được đem đến rộng rãi cho bất kì ai cần nó. Phô mai Real Vegan đang để công thức phô mai ở dạng nguồn mở. Như với phô mai truyền thống, các nhà khoa học tự chủ muốn bất kì ai cũng có thể thực hiện những phiên bản công nghệ sinh học tại nhà.

Như đã nói, nhóm làm phô mai Real Vegan đã xác định 11 loại protein sẽ tạo ra nền tảng cho phô mai của họ. Bước tiếp theo là cấy những mảnh vụn DNA vào tế bào nấm men.

Sau đó họ đưa nấm men vào lò phản ứng sinh học – một thuật ngữ chỉ việc lên men – và ở đó, họ ngâm chúng trong dưỡng chất và đường. Đó là công nghệ con người đã sử dụng hàng thế kỉ để sản xuất bia: Cho các nấm men tiêu thụ carbonhydrat, vốn sau đó sẽ tạo ra cồn. Chỉ những nấm men được điều chỉnh không tạo ra cồn. Chúng tạo ra sữa.

Ít ra, đó là lý thuyết. Cho tới giờ, nhóm nghiên cứu đã có tể đưa 10 trên 11 mảnh DNA vào nấm men, và họ đang thử nghiệm để chắc chắn các vi sinh biến đổi đang sản sinh ra protein sữa. Ngay cả khi chúng sản sinh ra sữa, những vấn đề khác vẫn còn đó. Mặc dù các protein cung cấp một nền tảng, cả nhóm vẫn cần tìm những thay thế cho mỡ động vật và đường sữa (lactose) vốn là những nguyên liệu chính trong phô mai. Đây là nơi mà phô mai Real Vegan đi từ công nghệ sinh học sang khoa học thực phẩm. Liệu dầu cọ có cho phô mai Real Vegan một hương vị tương tự như phô mai bình thường? Hay là bơ cacao?

Những câu hỏi này không hề tầm thường. Sau tất cả, “tương thích hóa học” không có nghĩa lý gì nếu sản phẩm cuối không có vị ngon. Ngay cả sau này, nếu dự án thành công, liệu cái này sẽ là sữa “thật”? Phô mai “thật”? Câu trả lời rất khó được tìm ra, bởi vì các nhà khoa học vẫn đang cố gắng tìm hiểu sữa và phô mai chúng ta ăn ngày nay.

Thật, như thế nào là thật?

Rafael Jimenez-Flores, giáo sư tại Trung tâm Công nghệ Sản phẩm Sữa của Cal Poly, miêu tả sữa là một hợp chất phi thường độc nhất để nuôi dưỡng con người. Thế nên, ông yêu sữa.

Nhưng sữa, ông giải thích, còn tốt cho những đứa bé hơn cả những gì từ nuôi dưỡng có thể miêu tả. Những bà mẹ sử dụng rất nhiều năng lượng chuyển hóa để tổng hợp đường trong sữa của họ mà em bé không tiêu hóa. Từ khía cạnh tiến hóa, dường như đây là sự lãng phí của tự nhiên, nhưng một nghiên cứu gần đây cho rằng những đường không tiêu hóa này cung cấp vi khuẩn có lợi cho ruột của đứa bé. Các nhà nghiên cứu vẫn đang làm việc để hiểu về chức năng các vi khuẩn này.

Jimenez-Flores nói sự phức tạp này không thể được tái tạo nhân tạo, vì các nhà khoa học vẫn chưa hiểu hoàn toàn về sữa và cách thức sữa hoạt động ra sao.

Nhưng ông nhận định phô mai Real Vegan không cần phải được làm từ bản sao chính xác của sữa bò để đạt được mục đích sinh học. “Amino axit cần thiết để tạo ra sữa tổng hợp sẽ tương tự sữa thật”, Jimenez-Flores nói. “Nếu nó có lượng calo phù hợp, nó sẽ không khác biệt về mặt dưỡng chất so với sữa bò”.

Các nhà công nghệ sinh học tự chủ nhắm đến việc biến DNA theo cách giống như các nhà hoạt động những năm 1970 từng làm để biến máy tính thành công cụ cho mọi người.

Không đảm bảo về mặt đạo đức

Nhưng chỉ bởi vì điều này là khả thi, nhiều người tin rằng nó không có nghĩa là ta nên làm điều đó. Nhiều người ăn chay, đặc biệt, không tán thành những thực phẩm biến đổi gen, và các nhà phê bình công nghệ sinh học đặt câu hỏi về sự an toàn trong việc thay đổi mã gen của tự nhiên. Vấn đề còn đặc biệt rắc rối đối với nhiều người khi khoa học đó được thực hiện trong một phòng thí nghiệm tự chủ không có quản lý vượt xa phạm vi của các học viện truyền thống được kiểm soát chặt chẽ.

Những nhà sáng tạo của phô mai Real Vegan nói rằng có tranh luận về sinh vật biến đổi gen không áp dụng vào sáng tạo của họ. Sản phẩm cuối – phô mai – sẽ không chứa bất kì thành phần biến đổi gen nào. Vâng, nấm men sản sinh ra sữa, đã được can thiệp gen. Nhưng sản phẩm thực chất rất khác so với thực phẩm làm ra từ các phương pháp hàng trăm năm tuổi. Bia, ya-ua, và phô mai: Tất cả đều phụ thuộc vào xử lý các sản phẩm hữu cơ thông qua vi khuẩn.

Nhận định đó không làm Dana Perls thoải mái. Cô là một nhà phê bình công nghệ sinh học nhân tạo và các thực phẩm làm từ sinh học nhân tạo. “Chúng ta cần những quy định cụ thể cho công nghệ mới này, và chúng cần được đánh giá an toàn”, cô ta nói.

Khi nói tới sinh học nhân tạo, Perls tán thành yếu tố lưu tâm, vốn yêu cầu các nhà khoa học chứng minh rằng một phương pháp hay sản phẩm cụ thể là an toàn trước khi nó được tiếp tục phát triển. Không ngạc nhiên, cô thấy sự lan tỏa của các phòng thí nghiệm tự chủ rất đáng báo động. Điều hành các phòng thí nghiệm truyền thống đã là một việc rất khó khăn, cô tranh cãi. “Chúng ta có thể tái tạo sự sống ở trong gara và chắc chắn rằng không có gì sẽ xảy ra?”.

Đối với Perls và các nhà phê bình công nghệ sinh học khác, nỗi lo sợ lớn nhất là một sinh vật được tạo ra trong phòng thí nghiệm sẽ thoát ra ngoài tự nhiên và tàn phá hệ sinh thái. Và khác với tràn dầu, một vi sinh nhân tạo trong trường hợp tệ nhất không thể được dọn sạch bởi vì nó sẽ tiếp tục tái tạo. Nhóm phô mai Real Vegan nói rằng nhóm rất quan tâm đến những vấn đề này – mặc dù họ nói, như các nhà sinh học nhân tạo khác, rằng thử thách lớn nhất không phải là kiềm hãm sáng tạo của họ; mà là bảo đảm nó sẽ sống sót.

“Cách chúng tôi đang lên kế hoạch để nuôi dưỡng chúng, chúng tôi sẽ phải làm việc chăm chỉ để giữ chúng sống”, Rupert nói. “Nếu chúng thoát ra ngoài, chúng sẽ không sống được lâu”.

Tương lai mới của thực phẩm

Phô mai Real Vegan không đơn độc trong việc cố gắng áp dụng sinh học nhân tạo vào sản xuất thực phẩm. Dĩ nhiên, các công ty vì lợi nhuận đang theo đuổi sát sao khả năng này. Một công ty ở San Francisco với tên gọi Muufri gần đây thông báo đã nhận được 2 triệu USD để phát triển sữa bò không cần bò của công ty. Và ở Thụy Sỹ, công ty Evolva đang sử dụng sinh học nhân tạo để tạo ra các hương vị từ những thực vật khó tìm, như vani và nghệ.

Không như các loại vani thủ công, vốn đựơc làm từ vụn gỗ hay hóa dầu, CEO của Evolva, Neil Goldsmith cho biết vani của công ty ông tương tự về mặt cấu tạo hóa học so với hợp chất đầy hương vị được chiết xuất từ hạt vani nhưng có chi phí ít hơn. “Những gì chúng tôi đang làm là lấy gen đã có trong cây và đưa chúng vào một thứ gì đó đã hiện hữu trong chuỗi thức ăn”, Goldsmith nói, nói về tế bào nấm men Evolva dùng để sản xuất vani. “Và điều đó không thật sự to tát gì”.

Việc điều khiển DNA người được xem là “không tự nhiên”? Để trả lời câu hỏi đó, bạn phải hỏi liệu công nghệ có “tự nhiên”. Con người đã và đang can thiệp vào môi trường tự nhiên – và làm xáo trộn nó – kể từ khi chiếc búa đá đầu tiên được sử dụng. Và chúng ta đã bắt đầu thay đổi sự tiến hóa của các giống loài khác ngay lần đầu tiên ta giao hạt xuống đất. Nhiều thực phẩm ta ăn đến từ việc con người điều khiển thiên nhiên để khiến nó làm việc cho mình.

Tuy nhiên, đi sâu vào cốt lõi của những gì khiến sự sống tồn tại buộc chúng ta phải tái xem xét những nhận định về thiên nhiên mà ngay cả ngôn ngữ cũng không có từ để diễn tả nó. Liệu sữa bò không cần bò có thực sự là sữa bò? Nếu không, chúng ta gọi nó là gì? Nó có phải là một sự riêng biệt mà không có điểm khác biệt nào? Hay chính do sự can thiệp của ta vào mã gen khiến tất cả khác biệt?

Sau đây là vấn đề: Văn hóa con người đến cùng với lượng thực phẩm. Những thứ ta ăn chứa đầy những định kiến và các đánh giá giá trị, và những nỗi lo về đạo đức. Ở mặt khác, nếu phô mai Real Vegan tan chảy trên một miếng bò, chúng ta sẽ ăn nó.

Để tiên đoán tương lai của thực phẩm, tiêu chí tốt nhất trong tất cả là những gì chúng ta ăn.

Uyển Nhi