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Fleisch aus dem Labor – das Fleisch der Zukunft?

Schon seit mehreren Jahren tüfteln Forscher aus dem Bereich der Biotechnologie an der Herstellung von Fleisch im Labor. Diese Innovation wird derzeit mit den Begriffen 'In-Vitro-Fleisch', 'Laborfleisch' und 'kultiviertes Fleisch' in den Medien verwendet.

Das vorrangige Ziel führender Wissenschaftler ist es, mit der Produktion von Laborfleisch den Fleischkonsum der stetig wachsenden Weltbevölkerung abzudecken ohne Tierleid zu erzeugen. Außerdem sollen im Vergleich zur konventionellen Fleischherstellung Ressourcen eingespart und Umweltbelastungen verringert werden.1

2013 stellte der damals führende Forscher auf diesem Gebiet, Mark Post und sein Team von der Universität Maastricht (Niederlande), den ersten künstlich erzeugten Rindfleischburger-Patty der Öffentlichkeit vor. Die Kosten für dessen Herstellung beliefen sich auf 250.000 Euro.2 Mit dem Ziel In-Vitro-Fleisch auch für die Breite Masse erschwinglich werden zu lassen, wurden auch in den USA und in Israel aufstrebende Start-Ups gegründet. Millionenschwere Investoren wie Bill Gates oder Richard Branson unterstützen diese Firmen.3 Bis spätestens 2021 wollen diese Firmen ihre Produkte in Supermärkten anbieten.1

Wie wird In-Vitro-Fleisch nach dem aktuellen Stand der Forschung hergestellt?

Schon seit Jahren werden Herzklappen, Hautgewebe oder Ohrmuscheln im Labor gezüchtet. Die Herstellung dieser organischen Materialien basiert auf der Technologie der Gewebezüchtung und Zellvervielfältigung. Diese biologischen Vorgänge können auf die Kultivierung von Fleisch unter Laborbedingungen übertragen werden.

Die Grundlage für das Züchten von In-Vitro-Fleisch bilden Muskelstammzellen. Diese Zellen besitzen die Fähigkeit sich innerhalb kurzer Zeit sehr häufig zu teilen. Somit entstehen viele genetisch identische Muskelzellen, welche zu Muskel- und Fleischfasern zusammenwachsen.4

Um Muskelstammzellen zu gewinnen, wird einem lebenden Tier (erprobt bei Rindern und Schweinen) mit Hilfe einer Biopsie Muskelgewebe entnommen (siehe Grafik unten). Die isolierten Stammzellen werden anschließend in eine Nährlösung, welche sich aus Zucker, Aminosäuren und Vitaminen zusammensetzt, überführt. Ein Bioreaktor schafft optimale Bedingungen für die rasche Teilung der Zellen.1 Sie können allerdings nur zu Muskel- und Fleischfasern heranwachsen, wenn ihnen Wachstumshormone zur Verfügung stehen. Das sogenannte Wachstumsserum wird derzeit meistens aus dem Blut ungeborener Kälber gewonnen. Organische Gerüste sorgen ebenfalls für ein verbessertes Wachstum der Zellen. Mögliche Stoffe für diese Gerüststrukturen sollten möglichst essbar sein, um sie nach der Herstellung nicht wieder entfernen zu müssen. Infrage kommen beispielsweise pflanzlich oder chemisch hergestelltes Chitin und Collagen.5

Sind alle Bedingungen für die Teilung der Muskelstammzellen erfüllt, bildet sich eine Muskel-Zellkultur mit einer Dicke von nur 0,5mm. Aufgrund dieser sehr dünnen Zellschicht ist es nach dem jetzigen Stand der Wissenschaft einfacher, verarbeitete Fleischprodukte wie Frikadellen oder Patties zu imitieren. Für ihre Herstellung werden die Zellverbände einfach zusammengepresst.4 Für die Nachahmung eines Steaks ist es allerdings noch ein weiter Weg, da dieses komplexere Zellstrukturen aufweist.5

Tierethisches Problem: Wachstumsserum aus dem Blut ungeborener Kälber

Bislang wird für die Gewinnung des Wachstumsserum vorrangig das Blut von ungeborenen Kälbern verwendet. Dazu wird die schwangere Kuh geschlachtet, der noch lebende Fötus herausgeschnitten und sein Blut entnommen. Dieses Verfahren ist aus ethischer Sicht sehr umstritten, da sowohl die Mutter als auch der Fötus Leid erfahren und sterben müssen. Es wird jedoch nach Alternativen geforscht, die diese Methode ersetzen sollen. Ein möglicher Ansatz ist die Gewinnung von synthetischen Wachstumshormonen aus Hefezellen, Pilzen5 oder Algen.4

Grafik_Laborfleisch

Grafik: Bartz/Stockmar, CC BY 4.0; https://www.boell.de/sites/default/files/uploads/2018/01/fleischatlas_2018_grafik_47a.png?dimension1=ds_fleischatlas_2018 (Zugriff: 08/2019)

Ist Laborfleisch wirklich klimafreundlicher im Vergleich zu konventionellem Fleisch?

Jeder Deutsche verzehrt im Jahr durchschnittlich 60 Kilogramm Fleisch, Tendenz steigend. Auch weltweit wird der Fleischverbrauch voraussichtlich immer weiter wachsen.6 Es ist bekannt, dass die Massenproduktion von konventionell erzeugtem Fleisch negative Auswirkungen auf die Umwelt und das Klima hat. 

Futtermittelanbau: 

  • Durch die Rodung des Regenwaldes und anderer Wälder für die Gewinnung von Flächen für den Futtermittelanbau wird eine hohe Menge des Treibhausgases CO2 freigesetzt.

  • Die Bewirtschaftung von Futtermittel-Flächen bedingt einen hohen Wasser- und Energieverbrauch. Zum Vergleich: Für 1 Kilogramm Fleisch sind 15.000 Liter Wasser notwendig, für 1 Kilogramm Kartoffeln nur 255 Liter.5

  • Die in der Landwirtschaft eingesetzten Düngemittel tragen zu einem erhöhten Nährstoffeintrag in Böden und Gewässer bei.4

Ausscheidungen der Nutztiere:

  • Bei der Verdauung des Futters entsteht bei Wiederkäuern ein hoher Anteil an dem Treibhausgas Methan, welches an die Umwelt abgegeben wird.5

  • Die anfallende Gülle trägt zusätzlich zur Verschmutzung von Böden und Gewässern bei.4

Der prognostizierte Anstieg des weltweiten Fleischkonsums hätte eine Verschärfung negativer Umweltauswirkungen zur Folge.4 Bislang existieren nur wenige Studien, die die Klimabilanz von Laborfleisch und konventionell hergestelltem Fleisch miteinander vergleichen. In einer aktuellen Studie haben die Autoren Lynch und Pierrehumbert vier verschiedene Techniken zur Fleischkultivierung im Labor mit drei konventionellen Methoden der Rinderhaltung verglichen.7 Die Autoren berechneten die langfristigen und theoretischen Erderwärmungseffekte aller Varianten. Die Auswertung der Berechnungen zeigt, dass Laborfleisch kurzfristig bei gleichbleibendem Fleischkonsum einen positiven Einfluss auf die Klimabilanz hat. Allerdings schwindet dieser Vorteil mit der Dauer:

Die Kultivierung von Fleisch in Bioreaktoren bedingt einen sehr hohen Energieverbrauch.4 Darüber hinaus entsteht viel klimaschädliches CO2 . Bei der konventionellen Rinderhaltung wird vorrangig Methan freigesetzt. Dieses Gas ist zwar auf kurzfristige Sicht klimaschädlicher als CO2, es wird aber innerhalb von 12 Jahren abgebaut. CO2 sammelt sich hingegen über Jahrtausende in der Atmosphäre an, ohne zu zerfallen. Daher erscheint die Herstellung von In-Vitro-Fleisch zunächst klimafreundlicher zu sein. Auf lange Sicht hat es aber eine schlechtere Klimabilanz als Fleisch aus der konventionellen Rinderhaltung.7

Die Ergebnisse der Studie sind jedoch mit einigen Unsicherheiten behaftet. So nehmen die Autoren an, dass der Strom für die Bioreaktoren aus fossilen Brennstoffen gewonnen wird. Des weiteren werden negative Faktoren der konventionellen Tierhaltung, wie Wasserverschmutzung oder Versäuerung der Böden nicht mit einberechnet. Ob im Labor gezüchtetes Fleisch klimafreundlicher ist, bleibt deshalb noch unklar. Weitere Studien müssen folgen.

Fazit:

In-Vitro-Fleisch hat das große Potenzial Tierleid zu verringern. Durch den teilweisen Ersatz von konventionellem Fleisch mit dem unter Laborbedingungen kultiviertem Fleisch wären weniger Tiere für die Fleischversorgung der Bevölkerung notwendig. Somit wäre es möglich, weniger Nutztiere auf gleichem Raum zu halten, was ihre Lebensbedingungen ungemein verbessern würde.Damit wirklich weniger Tierleid bei der Herstellung von Laborfleisch auftritt, müsste nach einer Alternative für das Wachstumsserum aus Kälberblut geforscht werden. Zusätzlich ist Laborfleisch auch aufgrund dieser Methode derzeit noch sehr kostenintensiv.3 Es müsste demnach eine preiswerte als auch tierethisch vertretbare Alternative für die Gewinnung von Wachstumshormonen gefunden werden.

Befürworter von Laborfleisch führen außerdem an, dass mit der Massenproduktion von In-Vitro-Fleisch die Welternährung gesichert werden könnte. Allerdings treten schon heute aufgrund des Konsums von zu viel Fleisch Erkrankungen wie Herz-Kreislauf-Probleme oder Darmkrebs vermehrt auf.4 Es ist somit fraglich, ob es dieses Argument sinnvoll ist. 

Auch wenn es in Zukunft Steaks und Schnitzel aus dem Labor in vergleichbarer Qualität wie aus konventioneller Herstellung geben sollte, hängt es letztendlich vom Verbraucher ab, ob sich In-Vitro-Fleisch auf dem Markt etablieren kann.8 80% der Deutschen lehnen gentechnisch veränderte Lebensmittel ab und 70% das Klonen von Nutztieren. Es stellt sich daher die Frage, inwieweit Laborfleisch wirklich vom Verbraucher akzeptiert wird. Schließlich handelt es sich dabei um genetisch identisches, also geklontes Fleisch.4

Befürworter von Laborfleisch argumentieren außerdem mit der besseren Klimabilanz von Laborfleisch im Vergleich zur konventionellen Massentierhaltung. Da die für die Herstellung von In-Vitro-Fleisch benötigten Bioreaktoren jede Menge an dem Treibhausgas CO2 verursachen und einen hohen Energieverbrauch aufweisen, ist es bislang noch nicht möglich abzuschätzen, inwieweit Laborfleisch wirklich weniger negative Auswirkungen auf Umwelt und Klima hat.

 

Einzelnachweise:

1 https://www.ecologic.eu/sites/files/publication/2018/2377-hinzmann-2018-polress-ii-ka-in-vitro-fleisch.pdf

2 https://www.nestle.de/zukunftsstudie/news/in-vitro-fleisch-und-algen

https://albert-schweitzer-stiftung.de/aktuell/fleisch-aus-zellkulturen

https://www.boell.de/de/2018/01/10/laborfleisch-biologen-zeigen-ihre-muskeln

http://www.itas.kit.edu/pub/v/2017/boua17b.pdf

https://www.bioland.de/im-fokus/meinung/detail/article/fleisch-aus-dem-labor-braucht-kein-mensch.html

https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fsufs.2019.00005/full

https://www.scinexx.de/news/biowissen/wie-klimafreundlich-ist-laborfleisch/

 

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