La carne cultivada
Agustín López Munguía
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En un futuro cercano podríamos estar consumiendo filetes y hamburguesas producidos en un laboratorio. ¿Por qué esto sería una excelente noticia para todos los seres vivos del planeta?
En 2013 el mundo científico y el consumidor informado tragaron saliva al enterarse que el Profesor Mark Post de la Universidad de Maastricht presentaba la primera sesión de degustación pública de una hamburguesa preparada con carne —tejido muscular— producida en el laboratorio a partir de células madre de una vaca, una idea que ya se discutía en el medio científico desde principios de siglo. Las células madre tienen la capacidad de diferenciarse y, dependiendo del medio en el que se encuentren, dar lugar a cualquier tipo de célula del organismo. Los mioblastos musculares son células precursoras del tejido muscular.
Empecemos por cómo llamar a esa carne. Inicialmente se denominó “carne limpia”, en referencia a que su producción sería limpia con respecto al impacto al medio ambiente. A muchos innovadores, científicos e inversionistas que trabajan en el tema no les gusta. Podría ser “carne in vitro” o “de probeta”, pero suena muy artificial no obstante que biológica y químicamente es en efecto carne in vitro o de probeta. Quizá un buen término sea “carne basada en células” que podría resumirse como “carne celular” a la usanza del pleonasmo químico-biológico ya cometido con el término “carne orgánica”. O tal vez “carne artesanal”; ya tenemos “cerveza artesanal” que representa, ante la cerveza industrial, sinónimo de calidad, de habilidad y conocimiento, de independencia y muy particularmente, de innovación. A mi me gusta “carne cultivada”. Este siglo se recordará en el futuro como el siglo en el que aprendimos a cultivar nuestros alimentos pecuarios, como lo hicimos hace 1 000 años con los vegetales.
Va a hacer falta un buen nombre, por lo pronto quedémonos con el de carne cultivada. Más importante es saber por qué convendría mucho disponer de ella.
El impacto ecológico
Nos acercamos al fin del primer cuarto del siglo XXI con una crisis ambiental originada por muy diversos factores, y a la que contribuyen preponderantemente la producción de leche, huevos y, muy particularmente, carne. Así, el excesivo consumo de carne en el mundo puede asociarse con problemas de seguridad alimentaria como consecuencia del costo ambiental que implica convertir proteína vegetal en proteína animal. En un artículo de la revista Science publicado en junio de 2018, Joseph Poore y Thomas Nemececk, investigadores de la Universidad de Oxford, cuantifican el impacto ecológico de lo que comemos y muestran que la carne es lo menos sustentable de nuestra dieta; por la forma en que se produce actualmente es lo que más afecta al medio ambiente.
La producción de carne es la principal fuente de generación de metano, el segundo gas responsable del cambio climático que ya estamos viviendo. El metano atrapa el calor 25 veces más que el dióxido de carbono.
En cuanto al uso del suelo, para tener buenos filetes se requiere en promedio 17 veces más tierra que para producir la misma cantidad de proteína de soya y utilizar 15 000 litros de agua por kilogramo de carne, lo que contrasta con la producción de 1 kg de cereales, para los que se utilizan entre 0.3 y 1 litros de agua. Recordemos que sorgo, maíz, soya, entre otros granos, son la principal fuente de proteína para alimentar animales y que, en promedio, solo un 25 % la recuperamos como proteína animal.
Como si esto no fuera suficiente para decidirnos a modificar el sistema de producción de carne, existe una creciente preocupación de muy amplios sectores de la sociedad por el maltrato a los animales que nos comemos, sobre todo a los que se tiene en condiciones de estricto confinamiento, única forma de lograr altas eficiencias y control en el proceso de producción.
Alimentar a nuestra especie
Se estima a grosso modo, que en el mundo se podrían producir anualmente más de 2 000 millones de toneladas de cereales, que podrían alimentar hasta a 10 000 millones de seres humanos. Sin embargo, dado que se requieren 4 kg de proteína vegetal para producir 1 kg de proteína animal (el caso de la carne de res), este tipo de proteína sólo alcanzaría para 2 500 millones de humanos omnívoros. Es claro que somos eminentemente carnívoros, y para muchos adoptar una dieta vegetariana está fuera de discusión, como lo demuestra el incremento en el consumo de carne asociado con el desarrollo económico. Un ejemplo: en China, el consumo per cápita no ha dejado de aumentar en este siglo, pasando de menos de 40 kg por persona en el 2000, a un estimado de 55.7 kg en 2020, cuando el consumo anual per cápita en el mundo entero es de unos 5.5 kg. Pero nuestro planeta ya no da para más: además del impacto ambiental descrito en el texto, nuestra voracidad carnívora ha ocasionado una transformación del planeta de la que estamos poco conscientes. Y es que la Tierra actualmente tiene que sostener 700 millones de toneladas en peso de los animales que criamos para la alimentación (reses, vacas, pollos, cerdos, cabras, etc.), contra 300 millones de toneladas que pesamos entre todos los humanos y ya solo 100 millones de peso de las especies silvestres.
La hamburguesa más cara del mundo
La primera gran barrera para producir carne cultivada son los costos. En aquella sesión de hace cinco años, el Profesor Post hizo reír a todos al anunciar que la hamburguesa costaba 325 000 dólares. Quienes rieron poco saben del potencial que tiene el vínculo entre ciencia básica y ciencia aplicada para hacer viable lo que en un inicio parece imposible. Un ejemplo bastaría: Alexander Flemming inició la producción de penicilina en 1925 cultivando el hongo Penicillium crysogenum en cajas de Petri, y en el mejor de los casos pasó a botellitas de vidrio cuando necesitó más producto para demostrar sus propiedades. Dada la necesidad de penicilina en todo el mundo, la biotecnología logró tres décadas después que las cepas de P. chrysogenum produjeran cientos de veces más penicilina que Flemming, y se desarrolló la bioingeniería necesaria para producirla en tanques de decenas de miles de litros. De hecho, de acuerdo con una noticia del diario Washington Post del pasado 5 de mayo, las compañías estadounidenses habrían ya reducido el costo de la carne cultivada a $100 dólares el kg. (La carne japonesa tipo “Kobe”, anda arriba de los $400 dólares el kg).
Uso este ejemplo, pues Post también empezó con cajas de Petri para producir su primera hamburguesa. Mostró que en una caja de Petri y con medios muy sofisticados de cultivo se puede pasar de unos cuantos mioblastos —células preprogramadas o precursoras que podrán diferenciarse a células musculares— hasta unos 40 000 millones de células que, bajo condiciones adecuadas, se fusionan para formar unos 20 000 miotubos, que en una tercera etapa se diferencian en fibra muscular madura dando lugar en unas cuantas semanas al músculo que constituye el filete. Casi como un milagro, una sola vaca podría dar lugar a 175 millones de filetes.
Los experimentos iniciales, como sabe todo biotecnólogo moderno que trabaja con células de mamífero en el laboratorio, requieren de un medio de cultivo a base de suero bovino, con un alto contenido de albúmina como fuente de proteína. Este medio requiere también de sales minerales y nutrimentos esenciales como colesterol, glucosa, ácidos grasos, vitaminas y muy particularmente, de los llamados factores de crecimiento. Se trata de proteínas generalmente del interior de las plaquetas, que estimulan a las células para reproducirse y formar tejido nuevo, muy de moda hoy en día en terapias alternativas.
El alto costo inicial de la carne cultivada deriva del hecho de que por ahora se requiere de una tonelada de este sustrato para poder producir 193 kg de carne. Pero eso fue el inicio. Hoy se trabaja en el sustrato, desde luego, y en el proceso antes descrito de transformar las células a miotubos, a fibras y a músculo, con o sin la necesidad de colocarlos en una superficie, una malla o un molde que dirija su crecimiento hacia una forma atractiva para el consumidor (cuadritos o “dedos” o incluso filetes propiamente dichos, aunque ya la gente consume nuggets de pollo, “dedos” de pescado o surimi, o albóndigas sin cuestionarse demasiado el origen de la materia prima con que se elaboraron). Pero aun si hace falta un molde, podría utilizarse impresión 3D o cultivar las células en vegetales. Se trabaja también en cómo darle a la carne textura, sabor y aroma; incluso cómo darle color. Este último aspecto es quizá el más sencillo: el camino recorrido por los texturizados de soya, por ejemplo, es una ayuda fundamental. Pero una etapa clave será lo que los bioingenieros conocen como “el escalamiento”: sacar el proceso de las cajas de Petri y llevarlo a la industria. ¿Cómo alimentar a las células y lograr que se multipliquen por decenas de millones? Desde 2015, compañías como Menphis Meats (con aportaciones de Bill Gates y la empresa Cargill), Finless Foods o BlueNalu en Estados Unidos, Aleph Farms o Future Meat Technologies en Israel, Integriculture en Japón y Mosa Meat en Holanda, han invertido de uno hasta cerca de 20 millones de dólares cada una en el desarrollo de carne cultivada de res, pollo y pescado, aunque muchos no revelan el monto de sus inversiones.
Future Meat Technologies ha planteado el desarrollo de pequeñas unidades de producción local para satisfacer mercados como el de los hot-dogs, nuggets y hamburguesas. Esta empresa ha dado a conocer que cuenta ya con una línea de células de pollo que pueden cultivarse en un medio sin suero y sin necesidad de factores de crecimiento; para ello usan células mesenquimales, —células madre aún menos diferenciadas que los mioblastos musculares usados por el Profesor Post—, y con optimismo esperan este mismo año poner a disposición del consumidor nuggets y albóndigas de pollo producidas en un prototipo de sistema de cultivo de células, en una idea de negocio en la que un restaurante podría ofrecer proteína fabricada allí mismo. Por cierto, la carne será kosher si el animal del cual se tomaron las células originales lo es, lo que reducirá el costo de este tipo de productos.
Los 20 esenciales
Toda proteína no es sino una cadena (polímero) compuesta de una combinación de 20 moléculas distintas que conocemos como aminoácidos; la cantidad de aminoácidos y su secuencia en cada proteína definen su función. Los 20 aminoácidos son necesarios en la dieta para que nuestro organismo pueda funcionar adecuadamente. Si extrajéramos el agua de nuestro cuerpo, casi la mitad del material seco en el que nos convertiríamos sería proteína, constituida entre miles de otras por las de la sangre (hemoglobina), de los músculos (miosina y actina), del pelo y las uñas (queratina) y, de la piel (colágeno), además de los anticuerpos y los agentes de control: hormonas, transportadores y enzimas, entre muchos más. De ahí que nuestra dieta deba incluir proteínas diariamente, es decir, aminoácidos.
El organismo humano debe construir las que necesita a partir de los aminoácidos, y en esa tarea no somos muy eficientes, ya que sólo podemos sintetizar 12 de los 20. Los otros ocho tienen que venir en las proteínas con las que nos alimentamos, y por esta razón decimos que son esenciales. Se considera que una proteína es “rica” o “buena”· o de “alta calidad”, si contiene un adecuado contenido de esos ocho aminoácidos esenciales que nuestro organismo no fabrica. ¿Y cuáles proteínas son “ricas”? Las de la leche, de todo tipo de carnes y huevos, entre otras. Un importante aporte de la biotecnología industrial a la nutrición es la producción de los aminoácidos esenciales que no son fáciles de encontrar naturalmente en las plantas. La proteína de cereales como el maíz por ejemplo, es deficiente en lisina, uno de los ocho aminoácidos esenciales. De ahí que “no sólo de maíz… ni de pan, pueda vivir el hombre, ni la mujer”. Afortunadamente, aprendimos tras siglos de evolución que lo que les falta a los cereales —en materia de aminoácidos esenciales— lo tienen las oleaginosas: el frijol, por ejemplo. O sea que un taco de frijoles resuelve esta encrucijada nutricional.
Carne liberadora
Así, tal parece que se está cada vez más cerca de resolver el cuello de botella económico que representa el costo del medio de cultivo. El resto de los costos: energía, agua, infraestructura, etc., sería similar al de productos biotecnológicos clásicos. Aquí es conveniente señalar que algunos investigadores, al hacer proyecciones de largo plazo, consideran que la sustitución de carne por carne cultivada no sería sustentable dado que el metano es un gas de corta vida media (25 años), por lo que una vez sustituida la producción pecuaria, el CO2 de la “nueva industria” seguiría siendo un problema igual o peor. Esto a menos que también modifiquemos nuestra fuente de energía, optando por fuentes renovables. Como sea, una vez que el costo de la carne cultivada alcance los bolsillos del consumidor, no solo será una fuente segura de proteína de la más alta calidad, sino que se obtendrá sin el costo para el medio ambiente que representa la producción pecuaria: la carne cultivada liberará proteína vegetal para el consumo humano, así como terreno y mucha agua para sembrar más vegetales, disminuyendo en el corto plazo la emisión de gases de efecto invernadero. Y a aquellos que no se preocupan ni del medio ambiente ni de la vida miserable que llevan las vacas y gallinas, habrá que insistirles sobre los riesgos de enfermedades cardiovasculares, cáncer y diabetes por el exceso en el consumo de carne.
Sea cual sea el futuro, todo el desarrollo tecnológico deberá darse paralelamente al desarrollo de ideas sobre regulación y etiquetado y de cómo convencer al consumidor de sus bondades. Al respecto existe ya una controversia en Estados Unidos, pues mientras los productores, rancheros y empacadores de la industria establecida desean que sea el Departamento de Agricultura quien regule y certifique, las compañías establecidas hasta la fecha votan por que sea la Agencia para la Regulación de Alimentos y Medicamentos (FDA, por sus siglas en inglés), dado que se incluyen nuevos componentes que requieren de evaluaciones de bioseguridad, entre ellos la biopsia inicial a la que debe sujetarse al animal donador de células madre. Decenas de grupos trabajan también con células de pescado y de pollo para ofrecer productos accesibles al presupuesto y al paladar.
Nos dirigimos sin duda hacia un escenario de producción de alimentos que podría contribuir a abastecer la demanda de los más de 10 000 millones que humanos que habrá en el planeta hacia finales del siglo XXI, con una tecnología disruptiva que podría cambiar, o complementar, la cultura alimentaria de las sociedades agrícolas. Veremos.
Agustín López Murguía es investigador del Instituto de Biotecnología de la UNAM, miembro del consejo editorial de ¿Cómo ves? y autor de varios libros de divulgación.
