Im Jahr 2013 sah die Welt zu, wie sich Lebensmittelkritiker in den ersten im Labor angebauten Burger steckten. Das kleine rosa Pastetchen, das aus einer Petrischale geschnitten und vor den Medien gebraten wurde, war der Beweis dafür, dass es möglich war, sicheres und essbares Fleisch anzubauen, ohne ein einziges Tier zu schlachten. Es gab nur ein Problem: Die Herstellung des Pastetchens hatte zwei Jahre und über 300.000 US-Dollar gedauert.

Aber seitdem sind die Kosten für die Herstellung dieses High-Tech-Fleisches gesunken. Im Januar 2016 produzierte ein Unternehmen namens Memphis Meats einen ‚kultivierten Fleischbällchen‘ für rund 1.000 US-Dollar, und heute arbeiten Start-ups und gemeinnützige Organisationen an anderen im Labor gezüchteten tierischen Produkten, darunter Schweinefleisch, Huhn, Truthahn, Fisch, Milch, Eiweiß, Gelatine und sogar Leder.Dr. Mark Post, der niederländische Wissenschaftler, der den Burger für 300.000 US-Dollar entwickelt hat, glaubt, dass es möglich wäre, verbesserte Versionen der Pasteten für jeweils rund 10 US-Dollar herzustellen, wenn seine Technologie auf das Niveau eines industriellen Lebensmittelprozesses skaliert werden könnte.

Wie lange müssen wir also warten, bis wir künstliches Fleisch kaufen können wie Würstchen und Steaks in unseren Supermärkten? Werden sie wie die reale Sache schmecken, und wird jemand sie tatsächlich kaufen?

Kultiviertes Fleisch

Im Labor gezüchtetes Fleisch gibt es in vielen anderen Namen; kultiviertes Fleisch, In-vitro-Fleisch, synthetisches Fleisch und wird hergestellt, indem Muskelzellen in einem Nährserum gezüchtet und zu muskelähnlichen Fasern angeregt werden. Einfachere tierische Produkte wie künstliche Milch oder hühnerfreies Eiweiß können durch Hefe hergestellt werden, die genetisch verändert wurde, um die in Milch oder Eiern enthaltenen Proteine herzustellen, die dann extrahiert und in den richtigen Mengen gemischt werden.Tatsächlich gibt es keinen Grund, warum Wissenschaftler mithilfe der zellulären Landwirtschaft kein künstliches Fleisch mit Eigenschaften aus einer Kombination von Tieren anbauen oder im Labor gezüchtetes Fleisch mit gesünderen Fetten, Vitaminen oder Impfstoffen anreichern könnten. Wir konnten sogar das Fleisch seltener Tiere probieren, von denen niemand träumen würde, sie zum Essen zu schlachten. Panda Burger, jemand?

Im Moment läuft das Rennen um die ersten erschwinglichen kultivierten Fleischprodukte. Es ist dringend notwendig, glaubwürdige Alternativen zu traditionellem Fleisch zu finden. Die Tierhaltung nimmt im Vergleich zu Nutzpflanzen eine große Menge an Land und Wasser pro Kalorie Nahrung auf und ist in Bezug auf die Treibhausgasemissionen so schlecht wie die Verbrennung fossiler Brennstoffe, so die Vereinten Nationen. Steigende Einkommen in Entwicklungsländern bedeuten, dass mehr Menschen Fleisch essen als je zuvor, was die Menge an Land reduziert, die für dringend benötigte Pflanzen zur Verfügung steht, und zum Klimawandel beiträgt. Natürlich kann die Möglichkeit, Fleisch künstlich anzubauen, auch nur positive Auswirkungen auf das Tierwohl haben.

Wann können wir also tierfreies Fleisch kaufen? Sowohl Memphis Meats als auch Mosa Meat, ein Ableger von Post’s Lab, hoffen, bis 2020 Produkte zu wettbewerbsfähigen Preisen anbieten zu können. „In Bezug auf den kommerziellen Verkauf würde ich in vier bis fünf Jahren sagen“, sagt Post. „Es wird immer noch ein etwas teurer Burger sein, um die 10-Dollar-Marke. Noch ein paar Jahre kommerzieller Produktion und der Preis wird weiter fallen.“

Herstellung von Fleisch in vitro

Die Wissenschaft hinter dem Anbau von Fleisch ohne Tiere ist ziemlich einfach. Das Züchten der Zellen, die kultiviertes Fleisch bilden, unterscheidet sich nicht wesentlich von anderen Zellkulturmethoden, mit denen Biologen seit den frühen 1900er Jahren Zellen untersuchen.

Der Prozess beginnt mit einigen Satellitenzellen, die aus einer kleinen Muskelprobe eines lebenden Tieres gewonnen werden können. Dies sind Stammzellen, die sich in die verschiedenen Zellen im Muskel verwandeln können. Nur eine Zelle könnte theoretisch verwendet werden, um unendlich viel Fleisch anzubauen. Wenn sie mit einem nährstoffreichen Serum gefüttert werden, verwandeln sich die Zellen in Muskelzellen und vermehren sich, wobei sich die Anzahl ungefähr alle paar Tage verdoppelt.

Nachdem sich die Zellen vermehrt haben, werden sie ermutigt, Streifen zu bilden, ähnlich wie Muskelzellen Fasern in lebendem Gewebe bilden. Diese Fasern sind an einem schwammartigen Gerüst befestigt, das die Fasern mit Nährstoffen überflutet und mechanisch dehnt, wodurch die Muskelzellen trainiert werden, um ihre Größe und ihren Proteingehalt zu erhöhen. Das resultierende Gewebe kann dann geerntet, gewürzt, gekocht und als knochenloses verarbeitetes Fleisch verzehrt werden.

Die Herausforderung, vor der Post und andere in diesem Bereich stehen, besteht darin, den Prozess zu skalieren. Um Zellen industriell zu züchten, benötigt man einen großen ‚Bioreaktor‘ – einen Hightech-Bottich, der die perfekten Bedingungen für das Wachstum, aber auch die Bewegung und Stimulation bietet, um die Zellen zu trainieren. Der größte existierende Bioreaktor, der dazu in der Lage ist, hat ein Volumen von 25.000 Litern (etwa ein Hundertstel der Größe eines olympischen Schwimmbeckens), was nach Schätzungen der Post genug Fleisch produzieren könnte, um 10.000 Menschen zu ernähren. Es ist wahrscheinlich, dass viel mehr davon benötigt werden, um eine lebensfähige Fleischverarbeitungsanlage zu machen.

Eine alternative Idee besteht darin, Geschäfte und Restaurants zu ermutigen, ihr eigenes Fleisch in kleinerem Maßstab anzubauen. Im September 2016 startete SuperMeat, ein israelisches Biotech-Unternehmen, eine Crowdfunding-Kampagne, um 100.000 US-Dollar zu sammeln, die sie mehr als verdoppelten, um Geräte für den Anbau von Zuchthühnern zu entwickeln, die „in Lebensmittelgeschäften, Restaurants und letztendlich in Verbraucherhäusern platziert werden können“.

Ein weiteres Problem ist das nährstoffreiche Serum, das die Zellen ernährt. Erfolgreiche Seren waren ein Cocktail aus Zucker, Aminosäuren und Tierblut. Seren auf Blutbasis sind nicht nur eine Quelle der Sorge für Vegetarier und Veganer, sondern „es gäbe nicht genug Serum auf der Welt, um alle Zellen zu züchten, die Sie für die Massenproduktion benötigen“, sagt Post.

Er und andere kultivierte Fleischunternehmen arbeiten an blutfreien Alternativen – aber es ist nicht einfach. „Wir arbeiten daran, welche Substanzen im Blut für das Wachstum benötigt werden“, sagt er. „Es gibt Zehntausende verschiedener Substanzen im Blut und es gibt ein paar magische Inhaltsstoffe, die für jeden Zelltyp benötigt werden.“

Wie gut ist ein im Labor angebauter Burger?

Einen Geschmack und eine Textur zu erreichen, die mit echtem Fleisch mithalten können, scheint das Einfache zu sein. Nach einem Kommentar der Kritiker, die seinen ursprünglichen Burger probierten und sagten, er sei etwas trocken, Post hat begonnen, Fettzellen und Gewebe von Kühen zu kultivieren, die Feuchtigkeit hinzufügen, wenn sie mit den Muskelfasern vermischt werden. Er hat auch entdeckt, dass das Verhungern der Sauerstoffzellen die Menge an geschmacksspendenden Proteinen im Endprodukt erhöhen kann.Marie Gibbons, eine Forscherin von der North Carolina State University, die an der kultivierten Fleischproduktion arbeitet, sagt, dass es keine Grenzen gibt, was Wissenschaftler mit Geschmack machen könnten. „Es gibt keinen Zweifel, dass manipuliert werden kann, um einen guten Geschmack zu erzielen – es ist nur ein Fall davon, welche Chemikalien mit Ihren Geschmacksknospen reagieren“, sagt sie. Sie glaubt, dass kultiviertes Fleisch irgendwann schmackhafter sein könnte als traditionelles Fleisch, obwohl sie hinzufügt: „Im Moment besteht die Priorität darin, essbares Protein in großem Maßstab herzustellen. Dann können Sie an verschiedenen Komponenten arbeiten.“

Die erste Ernte von kultivierten Fleischprodukten wird unweigerlich die Form von Burgern, Nuggets und anderem verarbeitetem Fleisch annehmen – unverarbeitetes Fleisch hat eine komplexe Struktur aus Knochen, Blutgefäßen, Bindegewebe und Fett und wächst in bestimmten Formen. Doch irgendwann sollte es auch möglich sein, komplexes Gewebe wie dieses zu züchten, sagt Dr. Paul Mozdziak, Gibbons Kollege an der North Carolina State University. Er und Wissenschaftler verschiedener zellulärer Landwirtschaftsorganisationen (wie New Harvest, SuperMeat und Future Meat) verfolgen die Entwicklungen in der regenerativen Medizin, dem Zweig der biomedizinischen Wissenschaft, der sich mit dem Anbau von Ersatzorganen und -gewebe für Verfahren wie Hauttransplantationen befasst.

Bei der regenerativen Medizin werden Zellen ermutigt, auf einem Gerüst zu wachsen, sodass das resultierende Gewebe das genaue Layout eines lebenden Organs nachahmt, mit verschiedenen Arten von zellen in der richtigen Position, wodurch miteinander verbundene, funktionale Teile entstehen. Die Komplexität von lebendem Gewebe bedeutet jedoch, dass nur relativ einfache Gewebe wie Haut mit Erfolg hergestellt wurden.

Dennoch ist ein im Labor gezüchtetes Schweinekotelett oder ein Rippchen durchaus machbar, sagt Mozdziak. „Wenn die Welten von kultiviertem Fleisch und Gerüsten kollidieren, wird die Industrie exponentiell abheben“, sagt er.Neben tierischen Teilen für Lebensmittel könnten Wissenschaftler sogar organische Gegenstände wie Nashornhörner anbauen, um Wilderei vorzubeugen.

Was ist das Rindfleisch?

Auf kürzere Sicht, mit mehr grundlegenden kultivierten Fleischprodukten, die bis zur Wende des Jahrzehnts fertig sein werden, könnte eine größere Frage sein, ob die Menschen bereit sind, das Zeug zu essen. Werden die Verbraucher synthetische Milch trinken und im Labor gezüchtetes Fleisch essen, oder werden sie abgeschreckt? Gentechnisch veränderte (GV) Lebensmittel zum Beispiel werden von vielen immer noch misstraut.

Organisationen wie die Modern Agriculture Foundation bereiten bereits den Boden für die Ankunft von In-vitro-Fleisch vor und informieren die Menschen darüber, warum wir es brauchen. Der Direktor der Stiftung, Shaked Regev, glaubt, dass kultiviertes Fleisch nicht das gleiche Problem haben wird, mit dem bestehende Fleischalternativen konfrontiert sind, weil es so ähnlich ist. „Es ist der wahre Deal – man kann das nicht von traditionellem Fleisch unter dem Mikroskop unterscheiden“, sagt er.

Umfragen deuten darauf hin, dass die Bereitschaft besteht, dieses moderne Fleisch auszuprobieren. Eine Umfrage unter der niederländischen Bevölkerung ergab, dass 63 Prozent der Menschen das Konzept des kultivierten Rindfleischs befürworteten und 52 Prozent bereit waren, es zu probieren. Eine weitere Umfrage des Guardian ergab, dass 69 Prozent der Menschen kultiviertes Fleisch probieren wollten. Ob die Leute Woche für Woche im Supermarkt nach den kultivierten Burgern greifen, ist jedoch eine ganz andere Sache.

Die Menschen werden immer sehr sensibel sein, was auf ihrem Teller ist. Trotz der sozialen und ökologischen Rechtfertigungen für kultiviertes Fleisch ist der Gedanke, dass Ihr Burger eher aus einem Labor als aus einer Farm stammt, eine seltsame Idee. Aber wenn künstliches Fleisch sein Versprechen einhält und zur umweltfreundlichen, sichereren, billigeren und noch schmackhafteren Art wird, Fleisch zu essen, könnte das Konzept, Tiere in Millionenhöhe zum Schlachten aufzuziehen, sehr schnell viel seltsamer erscheinen.

Follow Science Focus on Twitter, Facebook, Instagram and Flipboard