공장식 축산을 환경, 사회 및 거버넌스(ESG) 의제에 포함시키는 것을 목표로 하는 글로벌 투자자 네트워크인 FAIRR(농장 동물 투자 위험 및 수익 Farm Animal Investment Risk & Return) 이니셔티브의 새로운 보고서에 따르면, 축산업은 지속가능한 식품 시스템 그러나 흥미로운 밝은 희망이 하나 있다. 60개 상장 동물성 단백질 회사 중 28개(거의 절반)가 이제 동물성 프리 단백질에 일부 관여하고 있으며, 그중 7개는 재배 육류에 포함된다.

기존 농업 시스템의 일부 내에서조차 동물성 없는 단백질로의 전환은 미래에 대한 신호이다. 정밀발효(PF)는 식품 산업을 혼란에 빠뜨릴 것이다. 이 과정은 Catherine Tubb와 Tony Seba가 RethinkX 보고서, Rethinking에서 자세히 설명한다. 식품 및 농업(2019) - 그리고 널리 퍼진 신화와는 달리, 향후 10년 동안 기존 축산업보다 비용 경쟁력이 높아지고 결국에는 더 저렴해질 예정이다.

그러나 축산업의 소멸은 시작에 불과하다. Tubb와 Seba에 따르면 정밀발표(PF)는 지방과 오일에서 안료와 비타민에 이르기까지 모든 종류의 다양한 분자를 생산할 수 있다는 것을 의미하며 미래에 새로운 제품에 대한 무한한 가능성을 열어준다. 이것은 전체 식품 시스템에 중대한 변화를 가져오게 된다. 그리고 분자의 각 부류가 중요하지만 가장 중요한 것, 파괴를 주도할 것은 단백질이다.

*Catherine Tubb와 Tony Seba의 2019년 Rethinking Food and Agriculture에 대한 요약이 포함되어 있다.

단백질이란 무엇인가?

단백질은 생명체를 만들기 위해 엄청난 수의 기능을 실행하는 생체 분자의 한 종류이다. 그것들은 식물, 동물, 균류 등에서 자연 전체에서 발견되며 그것들을 살아있게 하는 많은 핵심 과정을 담당한다. 단백질을 조작하는 능력은 생명 자체를 조작하는 능력을 부여한다. 

다양한 유형의 단백질이 있다.

-구조 단백질(케라틴, 콜라겐) - 세포와 신체에 구조와 지지를 제공하고 신체가 움직일 수 있도록 한다. 

-항체(면역글로불린 G) - 바이러스 및 박테리아와 같은 이물질로부터 신체를 보호하는 데 도움이 된다.

-효소(아밀라아제, 락타아제) - DNA의 유전 정보를 읽어 새로운 분자의 형성을 돕는다. 그들은 반응 속도를 높이고 세포에서 일어나는 수천 가지 화학 반응을 거의 모두 수행한다. 

-메신저 단백질(인슐린, 성장 호르몬) - 세포, 조직 및 기관 간의 생물학적 과정을 조정하기 위해 신호를 전송한다.

-수송 단백질(헤모글로빈, 페리틴) - 세포 내 및 신체 전체에 걸쳐 원자와 소분자를 결합하고 운반한다.  

"지구상의 모든 생물체의 모든 기능은 단백질 중합체를 만드는 데 기반을 두고 있다."-Dan Widmaier, Bolt Threads CEO 

단백질 우주 

세상에는 얼마나 많은 단백질이 있을까? 짧은 대답은 우리가 정확히 모른다는 것이다.

단백질은 종의 다양성을 감안할 때 자연계에 존재하는 단백질의 다양성에 대한 감각을 제공하는 모든 생물의 내부 및 외부 작동의 핵심 부분이다. 유사한 종 그룹은 유사한 기본 단백질 세트를 가지고 있지만(즉, 모든 포유동물은 콜라겐을 생성한다.) 각 동물의 동일한 유형의 단백질이라도 서로 다른 특성을 나타낸다. 그런 다음 이를 모든 유기체 내의 모든 시스템 내의 모든 단백질에 적용하면 총 단백질 수는 점점 더 많아진다. 

무한대 ...

단백질을 구성 요소로 분해하고 유전적 관점에서 질문을 조사할 때 가능한 단백질의 수는 사실상 무한하다. 

단백질은 아미노산의 긴 사슬(aa)로 구성되어 있다. 짧은 리보솜 단백질의 경우 약 100개에서 인간의 근육에 탄력을 주는 티틴과 같은 단백질의 경우 33,000개 이상이다. 이러한 선형 서열은 서로 다른 펩타이드 결합에 의해 함께 유지되고 3차원 구조로 접혀서 단백질에 생물학적 및 화학적 기능을 부여한다.

진핵생물 단백질(식물, 균류 및 동물을 포함한 대부분의 살아있는 유기체)의 중앙값 길이는 약 400aa이다. 자연계에는 약 500개의 aa가 있지만 유전자 코드에는 20개만 나타난다. 따라서 길이가 400인 가능한 고유 단백질의 총 수는 20400이다. 이것을 Google의 공학용 계산기에 입력하면 답은 무한하다(다른 계산기에서는 단순히 오류 메시지만 표시함).

원핵생물(박테리아 및 고세균) 단백질도 마찬가지이다. 원핵생물 단백질 길이는 약 300aa이므로 길이 300의 가능한 고유 단백질의 총 수는 20300이다. 다시, 대답은 "무한대"이다. 우리는 단백질 길이를 225aa, 약 10292로 낮추면 마침내 숫자를 얻는다. 이를 고려하면 알려진 우주에는 1080개의 원자가 있다.

이론적으로 설계할 수 있는 단백질이 무한히 많다면 이는 식품 시스템에 무엇을 의미할까?

현재의 식품 시스템은 다양해 보이지만 실제로는 상당히 제한적이다. 4대 영양소 중 하나인 것 외에도 단백질은 식품의 핵심 성분으로 작용하여 다양한 제품에 맛, 질감 및 구조와 같은 기능을 부여한다. 그들은 다양한 식품에 복잡성과 다양성을 가져오는 유화, 유약, 결합 및 거품과 같은 주요 특성을 담당한다.

우리는 현재 전 세계 식품의 75%를 구성하는 12가지 식물과 5가지 동물에서 주로 얻은 다양한 단백질을 식품 시스템에 사용하고 있다. 이러한 식물 및 동물 종 각각에는 식품, 재료 또는 의약품을 위해 추출하는 매우 다양한 단백질이 포함되어 있으며, 모두 사용할 수 있는 많은 단백질 풀에 접근할 수 있다는 사실에도 불구하고 식물과 동물은 여전히 무한한 수의 잠재적인 유형의 단백질과 경쟁할 수 없다.

정밀발효는 우리가 단백질을 생산할 수 있도록 하는 것이 아니라 모든 단백질을 생산할 수 있게 해주기 때문에 식품 및 농업의 파괴가 의존하는 기술이다. 유전 공학을 사용하여 오늘날 우리가 사용하는 모든 단백질을 코딩하는 유전자를 식물과 동물 컬렉션에서 가져와 미생물에 삽입하고 발효를 통해 생산할 수 있다. 그러나 우리는 이미 사용하는 단백질을 직접 복사하는 데 국한되지 않는다. 우리는 유전 공학을 사용하여 다른 위치의 유전자를 혼합하고 일치시킬 수 있으며 합성 유전자를 추가하여 완전히 새로운 단백질을 만들 수도 있다. 우리가 사용하는 것들에 대한 업그레이드, 그리고 우리가 전에 본 적이 없는 것들이다.

이것은 새로운 식품 시스템을 위한 단백질을 만들기 위해 PF를 사용하는 것이 1 대 1 대체가 아님을 의미한다. 우리가 이미 추출하고 더 효율적인 방식으로 사용하는 단백질을 단순히 복제하는 것으로 끝나지 않는다. 대신, 기능성을 염두에 두고 새로운 식품을 디자인할 수 있다는 의미이다. 맞춤형 단백질은 본질적으로 우리가 원하는 모든 음식의 맛, 질감 및 구조를 만들고 맞춤화 할 수 있음을 의미한다.

정밀발효는 또한 단백질과 나중에 제품 디자인, 생산 및 유통을 많은 사람들의 손에 맡긴다. 그것은 우리가 현재 가지고 있는 중앙집중식 생산 시스템보다 훨씬 우수하고 훨씬 더 광범위한 식품 생산, 제품 설계 및 유통의 분산 네트워크를 가능하게 한다. 이런 식으로 단백질과 마찬가지로 전반적인 식품 시스템의 붕괴는 우리가 이미 가지고 있는 것을 1:1로 대체하는 것이 아니라 완전히 새로운 시스템이다.