Experter förutspår att syrsor, genetiskt modifierade tomater och labbodlat kött snart kan finnas på vårt middagsbord.
Under de kommande 40 åren kommer efterfrågan på mat att fördubblas, förutspår WHO (Världshälsoorganisationen). Men det finns färre och färre fria områden där mat kan odlas. En snabbt växande befolkning och dess ökande välstånd drivs av den växande efterfrågan. Enligt prognoser kommer den svåraste situationen att vara den produktion av den nödvändiga mängden kött.
Den mänskliga efterfrågan på kött kommer att fördubblas till 2050. Med nästan 70% av världens jordbruksmark redan besatt av boskap kommer den ökande efterfrågan att öka priserna. Henning Steinfeld från FN: s livsmedels- och jordbruksorganisation (FAO) sa att nötkött kommer att vara "framtidens kaviar."
Dessutom är produktionen av dagens hamburgare och biffar mycket skadlig för miljön. Boskap ger 39% av alla metanutsläpp och 5% koldioxid. "Det är inte miljömässigt hållbart", säger professor Mark Post, en fysiolog vid University of Maastricht i Nederländerna. "Vi måste leta efter alternativ."
Mark Post är en av dem som letar efter sätt att förhindra matkrisen genom vetenskap. I framtiden kan hans arbete leda till att kött börjar växa i laboratorier.
Andra lösningar är inte mindre radikala. Som visas i programmet "Kan äta insekter rädda världen?" (Sap äter insekter rädda världen?) Med Stefan Gates, som nyligen sändes på BBC 4, förutspår många experter att insekter sakta kommer att sippra in i europeiska köksmenyer. Dessutom utvecklas nu originalteknologier som gör det möjligt att odla frukt och grönsaker i öknar.
I den här artikeln kommer vi att försöka berätta hur forskare föreslår att hantera matkrisen. Vilka av de föreslagna lösningarna vill du ha mest?
Kampanjvideo:
insekter
Med tanke på den växande efterfrågan på kött är det oklart hur framtidens rovdjur letar efter sin lunch. Kommer de att kunna byta till gräshoppor ("taco" eller "sådant" - spanska. Takos - heta tortillor med fyllning, en traditionell mexikansk maträtt - Ed. Anmärkning), karamelliserade gräshoppor eller grönsakssoppa med mjölmkött? Vissa forskare tror att entomofagi (äta insekter) kommer att spela en viktig roll för att förse mänskligheten med alternativa proteinkällor.
"Växande insekter är betydligt effektivare än mer traditionellt djurhållning," säger professor Arnold van Huis vid Wageningen University i Nederländerna, "eftersom de är kallblodiga och inte behöver spendera energi för att upprätthålla kroppstemperaturen." Kricket, till exempel, producerar ett kilogram ätbart material från bara 2,1 kg foder.
För fjäderfä stiger denna siffra till 4,5 kg, för ett gris - upp till 9,1 kg och upp till 25 kg - för nötkreatur. Det finns också miljöfördelar. Boskap levererar 18% av växthusgaser av onaturligt ursprung: produktionen av varje kilo nötkött kostar atmosfären cirka 2,85 kg växthusgaser. Enligt en studie från 2010, för mjölmaskar och inhemska syrsor, är dessa värden 8 respektive 2 g.
Att tillhandahålla en insektsdiet är inget problem. Så en grupp från Wageningen University har tagit upp en opinionsundersökning som sannolikt kommer att vara det största hindret för en sådan meny på plattan. Gruppen gör provsmakningar för att förstå om deltagarna kommer att vara redo att äta insekter och hur - hela, malda eller bara extrahera proteinet. "Nio av tio försökspersoner gillade insektköttbullar mer än köttbullar," säger van Hayes. "Så här ska insektsproteinet maskeras."
Men det kräver mycket ansträngning för att övervinna motviljan mot sexbent mat. För närvarande planerar Florida-baserade organiska näringsindustrier att producera 1 000 ton torkade malda svarta lejonungar per år som jordbruksfoder. Så insekter kommer att bli vanligare mat för djur, köttet som vi är vana vid att äta och inte för oss själva. Förutom psykologiska problem finns det tekniska problem för att få oss att äta dem. Till exempel är några av de proteiner som finns i ätliga insekter samma som i damm kvalster som orsakar astma hos människor.
Van Hayes säger dock att han redan har kontaktats av en berömd brittisk kock - de var intresserade av Hayes medförfattare av insektsrecept.
5 mest ätbara insekter
Bildare. De äts i Kina, Mellanöstern och många afrikanska länder. Rör stekt med vitlök och limefruktsaft i Mexiko och kanderad i Japan.
SPÅR. Mycket populärt i Syd- och Centralafrika - de ges till barn i form av mosad pasta för att kompensera för otillräcklig näring.
BEL0ST0MATIDES. Populärt i Thailand, där de kokas, ångas, friteras, läggs till sallader och chilipastaer. De sägs smaka som tuggummi, gummier eller ostron.
PORTMYR. Mycket betraktat som en delikatess i delar av Sydostasien, där de stekas med lök och paprika, limefrukter och kryddor och serveras med glutinous ris. Ibland dundrar de för att göra salsa.
Silkesmaskar. Krispiga på utsidan och söta på insidan, i Thailand äts de hela och stekas i kafir lime ark. Pupae är populära som gatan mellanmål i Korea.
Konstgjord kött
TESTA BURGERS, lab-odlade biffar, bioengineered nötköttpatties … Det ser ut som om vi är på gränsen till en konstgjord era. Förra året avslöjade professor Mark Post vid University of Maastricht den första konstgjorda hamburgaren.
Till ett pris på 250 tusen euro per portion är dessa högteknologiska godis naturligtvis fortfarande långt ifrån kommersialisering. Men professorn förutspår att de snabbt kommer att bli tillgängliga när utmaningarna med den växande globala efterfrågan på kött förvärras.
Den berömda posts burger odlades från bovina stamceller erhållna genom biopsi i ett medium innehållande fetalt kalvserum - i själva verket är det blod med borttagna röda blodkroppar. Serumet innehöll den näring som behövdes för att cellerna skulle växa till mogna muskelceller.
De resulterande muskelfibrerna sträcktes mellan två kardborrband, så att deras medfödda tendens att sammandras förvandlar dem till remsor av kött (muskelträning sker, samma som vi gör i gymmet!). Elektriska impulser leddes genom musklerna för att öka proteininnehållet. De tre tusen resulterande små köttbitarna kombinerades sedan för att skapa en hamburgare av standardstorlek.
Postens grupp är bara ett av många laboratorier som är bioingenjörskött. Amerikansk start Modern Meadows, lanserad av professor Gabor Forgacs och hans son Andras, använder 3D-tryck för att producera levande vävnad och planerar i slutändan att skapa både konstkött och konstgjorda organ.
I detta fall laddas tusentals levande muskelstamceller i patronen som biologiskt bläck. När den önskade formen har skrivits ut smälter cellerna naturligt samman för att bilda levande vävnad. Far och son beskriver smaken på deras senaste produkt som "inte obehaglig", men medger att den är långt ifrån perfekt.
ALTERNATIV Kött
Kan du inte vänta på konstgjord kött? Smaka på det här nu
STRUTS. Detta fjäderfä producerar kött med samma protein- och järninnehåll som nötkött. Den innehåller bara 0,5% fett - mindre än hälften av vad som finns i ett kycklingbröst. Strutsar föder 30 till 60 kycklingar per år under 40 år, vilket gör dem till ett mycket produktivt fjäderfä.
RÅDJUR. Tack vare det massiva Bambi-syndromet, spirar hjortpopulationen i Storbritannien utan kontroll. Forskare från University of East Anglia (UK), som nyligen publicerade en undersökning av hjortpopulationen, tror att det är nödvändigt att döda cirka 750 tusen rådjur per år för att kontrollera deras antal. "Det är skadedjursbekämpning, men det kommer också att få vilt på familjens bord", säger Dr. Paul Dolman, studieledare.
HÄST. Hittills har allmänheten en dålig inställning till hästköttburgare. Men de kan vara hälsosammare val. Hästkött är inte lika fet som nötkött, fläsk och lamm. Dessutom har människor som regelbundet äter hästkött högre nivåer av järn och friska omega-3-fettsyror i blodet och lägre kolesterolnivåer än kontroller, som publicerades i år av nutritionister från University of Milan, Italy.
Även om hästar tappar bort boskapen när de omvandlar gräs och spannmål till kött, är de arbetsdjur, och deras kött är en biprodukt som kommer som en bonus.
Frukt och grönsaker
I GLOBAL livsmedelsproduktion är potatisen fjärde efter majs, vete och ris, med en årlig produktion på cirka 314 miljoner ton. När det gäller avkastning är den ödmjuka knölen lätt vinnaren och producerar sex gånger fler ton per hektar än vete. Men det finns också en allvarlig stötesten - potatissjukdom.
Den svampliknande organismen phytophthora (Phytophthora infestans), som orsakade hungersnöd i Irland på 1840-talet, förstör grödor idag. Förra året dog upp till 20% av den europeiska potatisgrödan på grund av sjukdomen. Många jordbrukare tvingas bevattna grödor med fungicider 15-20 gånger och spenderar cirka 500 euro per hektar.
Forskare vid det brittiska laboratoriet Sainsbury arbetar med en billigare och mer radikal lösning.
Nära Norwich (huvudstaden i det brittiska länet Norfolk) odlar potatis, genetiskt modifierad för motståndskraft mot sen blight. Projektet leds av professor Jonathan Jones. Efter att ha gått igenom hundratals varianter, isolerade hans grupp gener som gjorde två olämpliga sorter av sydamerikanska potatis resistenta mot sjukdomen. Tidigare resultat indikerar att tillsatsen av dessa gener från oätliga potatis till det ätliga potatisgenomet framgångsrikt kunde överföra resistens.
Genetisk modifiering kan förbättra inte bara grödans sjukdomsresistens utan också deras medicinska egenskaper. Professor Cathie Martin från centrumet. Jonah Innes i Norwich har utvecklat en lila tomatsort med hög antocyaninpigment i massan och huden. Dessa föreningar finns vanligtvis i bär som björnbär och blåbär och verkar ge skydd mot vissa cancerformer, hjärtsjukdomar och demens.
Tomater äts överallt och kan mycket väl tillhandahålla mediciner för dem utan tillgång till säsongsbetonade bär. "En eller två tomater motsvarar antocyanin till en korg med bär," förklarar professor Martin. I en annan studie på möss ökade en kost kompletterad med lila tomater livslängden med nästan en tredjedel.
"Det är inte lätt att acceptera mat i den nya färgen," säger Martin och hänvisar till den olyckliga historien med marknadsföring av grön ketchup (magenta verkar inte riktigt ätligt). Men forskare hoppas att konsumenterna kommer att acceptera de lila tomaterna, precis som de färgade salladsbladen.
GRÖNHUS PÅ SJÖVATTEN
GRÖNHUS Fångar solens värme och förvara den för att skydda växterna från kylan. Men varför är de i öknen? Den brittiska uppfinnaren Charlie Paton har vänt växthuskonceptet upp och ned för att göra det möjligt för jordbrukare i varma, torra regioner i världen att odla frukt, grönsaker och örter. Det mest ovanliga är att vattnet för bevattning kommer från havet. "Potentialen för att odla mat är nästan obegränsad," säger Payton. "Vi kan odla tomater, sallad och gurkor på platser som Oman eller Förenade Arabemiraten, där det inte är möjligt annars."
För att processen ska vara effektiv måste luft ständigt strömma genom växthuset. Någonstans fans behövs för detta. Tekniken är effektiv på havsstranden och i torra heta öknar som Nordafrika, Mellanöstern, Mexiko och Kina. Strömmen för fläktarna kan genereras med solpaneler.
Provväxthusväxthus har byggts på Teneriffa, Abu Dhabi och Oman. Det mest avancerade projektet i Port Augusta, 300 km norr om Adelaide (Australien). Payton säger att tester i ett växthus på 2 000 m2 visade att processen kunde producera samma 80 kg tomater per kvadratmeter per år som moderna växthus i Holland. Denna webbplats kommer att utvidgas 40 gånger i år.
TANKER FÖR LANDING INOM RUM
Vill du odla grönsaker? En ny utrustning gör att alla kan bli amatörbonde. Och till och med smutsig jord behövs inte om det finns SproutslO Microfarm - växter växer i en näringsrik dimma som täcker dem.
Jennifer Broutin Farah, doktorand vid MIT Media Lab, som uppfann SproutslO, hoppas att stadsbor kommer att odla tomater och potatis i den här enheten.
Förutom att ersätta mark med näringsdimma ("aeroponic system"), innehåller SproutslO en uppsättning sensorer som samlar in data om temperatur, fuktighet, surhet och ljus och justerar automatiskt inställningarna för att bibehålla de bästa förhållandena för växter. Uppgifterna matas in i appen, så att stadsbönder kan spåra sina aubergine från sin telefon eller surfplatta vid sitt skrivbord några kilometer från sina hem.
"Det finns många fördelar med att odla växter i en aeroponisk miljö," säger Brutin Fara. - Behöver 98% mindre vatten och 60% mindre gödselmedel. Eftersom växten är inomhus kan du skörda året runt. " Hon hoppas att SproutslO snart kommer att dyka upp i lägenheter och hus: "Vi är i prototypstadiet, men systemet kommer att vara klart inom ett år."
Tång
ÖKNING AV OLJEPRISEN har lett till en ökad algeundersökning av bränsle. Men i framtiden kan vi använda dem för vår egen näring. I utkanten av Karratha, västra Australien, finns det 2 tunnland dammar (2,4 km2) omgiven av 38 mindre satellitdammar. Aurora Algae, ägaren av webbplatsen, hävdar att det är så framtidens gårdar ser ut. Aurora Algae är en pionjär inom odling av grön lera. Dess anställda är övertygade om att tina kan hjälpa till att lösa framtidens livsmedelskris.
Det finns flera argument för alger som mat. Med en ökning av den globala vattenbehovet med 55% fram till 2050, som OECD förutspådde, kommer färskt vatten och bördig jord snart att bli knapp. Alger, å andra sidan, är rika på proteiner, växer året runt och kan skördas dagligen. Och inte bara detta. Alger absorberar också klimatskadlig koldioxid. De finns redan på marknaden som mat, om än i en smal nisch, i form av grön pasta och energibar.
Paul Brunato, vice ordförande för Aurora, medger att "massmarknaden förmodligen ännu inte är redo att acceptera" hela "alger som matkälla." Den första kommersiella användningen av alger kommer troligen att vara blandningar av algpulver med andra livsmedel, inklusive animaliska livsmedel, för att tillföra näringsvärde, inklusive proteiner, omega-3-basfettsyror och kolväten.
I de sex kontrolldammarna producerar Aurora redan 30 ton torralger per tunnland, vilket har 40 gånger proteinet jämfört med sojabönor, och detta uppnås med 1% av det vatten som krävs för sojabönor. Företaget avser att utvidga den kommersiella produktionen till 2015 på en ny anläggning i New South Wales i 50 dammar på 2 tunnland.
Även om alger växer snabbt är det inte lätt att odla dem kommersiellt. De absorberar mycket mer ljus än de omvandlas till kemisk energi. Detta innebär att de övre skikten blockerar det ljus som de nedre skikten behöver. Efter omfattande tester valde Aurora filament som absorberar minst ljus, vilket låter dem växa i täta lager i grunt dammar.
VAD HÄNDE PÅ MATBORDEN?
Det verkar som om du inte behöver oroa dig middag 2062 - alla tjocka kantbiffar, stekt kyckling och pizza samlas i en tablett. Men till skillnad från antagandena från många futurister och science fictionförfattare har forskare länge övergett idén om en middag i ett piller.
Vi står inför betydande hinder på vägen mot näringspiller. Den genomsnittliga mannen behöver cirka 2500 kcal per dag, den kvinnliga normen är närmare 2000 kcal. Näringsläkare rekommenderar ett antal alternativ för att kombinera olika energikällor. Till exempel föredrar Brian Mackenzie, en brittisk friidrottstränare, en 57% kolhydrat, 30% fett och 13% proteinuppsättning. Fett, den mest koncentrerade matkällan, innehåller cirka 9 kcal / g, medan kolhydrater och proteiner innehåller cirka 4 kcal / g.
Stora tabletter väger ungefär ett gram, vilket betyder att den genomsnittliga mannen behöver konsumera 521 tabletter och en kvinna 417 tabletter dagligen för att tillgodose de grundläggande energibehoven. Denna layout inkluderar inte vitaminer, mineraler och andra viktiga näringsämnen.
"För att få tillräckligt med sådana och andra näringsämnen i p-piller, måste du tillbringa större delen av dagen för att svälja dem," säger Marion Nestle, Paulette Goddard professor i kost, näringsforskning och folkhälsa vid New York University. … Ett radikalt genombrott kommer att krävas för att kringgå dessa problem.
Så det är inte förvånande att istället för att försöka göra näring onödigt, finansierade DAPRA (det amerikanska försvarsdepartementets Advanced Research Projects Agency) annat arbete som skulle hjälpa soldater att gå utan mat under längre tid.
2004 erbjöd DARPA bidrag genom sitt Metabolic Dominance-program. Programinställningsdokumentet beskrev byråns önskan att uppnå "kontinuerlig toppkondition och kognitiv funktion under tre till fem dagar, 24 timmar om dygnet utan behov av kalorier."
Bland sätten att uppnå detta kan enligt DARPA vara att tvinga soldatens kropp att använda sina egna fettlagringar i ämnesomsättningen. Hittills har inga sådana lösningar utvecklats … eller åtminstone ingen har pratat om dem.
Upplagt av Hanna Devlin och Nick Fleming
"Vetenskap i fokus"