Kweekvlees vond Lucas van der Zee een „heel vet idee”. Hij vroeg zich af of je bijvoorbeeld ook tomaten in het lab kunt maken. „Ze groeien nu ongeveer drie keer zo hard als aan het begin.”
Zeven jaar geleden bracht een collega Lucas van der Zee (34) op een gedachte die zijn loopbaan zou bepalen. De toenmalige masterstudent biosystems engineering zat in een Wageningse collegezaal te luisteren naar de nieuwste technieken in de tomatenteelt. Buiten zijn studie had hij net over kweekvlees gelezen – iets wat naadloos aansloot bij zijn achtergrond in de klimaatbeweging. „Ik vond vlees kweken een heel vet idee”, vertelt hij. „En toen dacht ik: als je vlees kunt kweken uit cellen, zou dat ook voor vruchten zoals tomaten kunnen?”
Zonder veel tijd te laten verstrijken nam hij „wat papers hierover” mee op vakantie en ontdekte dat wereldwijd nauwelijks iemand werkte aan lab-vruchten. Alleen NASA had in de jaren negentig geprobeerd tomaten zonder plant te laten groeien voor ruimtemissies. Van der Zee wilde echter niet astronauten voeden, maar de groeiende wereldbevolking. „Dus heb ik de stoute schoenen aangetrokken, ben naar mijn professor gestapt en heb gevraagd of ik een klein experimentje in het lab mocht doen.”
Dat „kleine experimentje” groeide uit van masterthesis tot een promotieonderzoek. Inmiddels is Van der Zee derdejaars promovendus. Hij publiceerde onlangs met collega’s een opiniestuk over zijn methode om tomaten zonder plant te laten groeien – een techniek waarvan de vruchten volgens het artikel klimaatbestendiger en milieuvriendelijker zouden kunnen zijn.
Het idee is een deel van de landbouw naar binnen te halen zodat landbouwgrond duurzamer kan worden gebruikt – bijvoorbeeld door planten minder intensief te kweken of een stuk land aan de natuur terug te geven. Tomaten fungeren hier als modelsoort, zoals muizen dat doen in medisch onderzoek. Lukt het dus om een tomaat zonder plant efficiënt en duurzaam te kweken, dan kan de methode later op verschillende vruchten worden toegepast.
Daarmee biedt het onderzoek, naast de mogelijke voordelen voor de natuur, ook een andere kans: minder onder invloed staan van productietekorten. Door klimaatverandering zullen we deze vaker zien, zegt Van der Zee. „Als je kunt voorspellen dat oogsten slecht uitvallen, kun je met deze technologie ingrijpen. Zo zou je bijvoorbeeld 5 procent van de citrus- of cacaovruchten in het lab kunnen produceren in plaats van te importeren.”
In zijn kleine lab in Wageningen opent Van der Zee een koelkast, waarin rijen ronde, doorzichtige bakjes netjes naast elkaar staan. Elk bakje is zo groot als een schoteltje en bevat ongeveer tien tomatenbloemen. Op de plek waar de bloem normaal overgaat in een steeltje en vervolgens in de rest van de plant, steken ze rechtop in een doorzichtige gel.
Sommige bloemetjes zijn nog gesloten, andere zijn al gegroeid en staan open. In een paar bakjes zijn zelfs al kleine, groene tomaatjes te zien. In theorie vormen deze het resultaat van het vierstappenproces om een lab-tomaat te kweken: eerst een scheutje uit zaad of stamcellen maken, daar meteen een bloem uit laten groeien, de bloem bestuiven en ten slotte een vrucht laten groeien.
In de praktijk zijn de bloemen hier echter van planten geknipt; de eerste twee stappen van het proces vinden aan de Universiteit Utrecht plaats. Zo kunnen de wetenschappers alle stappen tegelijkertijd onderzoeken en verbeteren. Van der Zee is verantwoordelijk voor de laatste stappen: een efficiënte manier vinden om de bloem te bestuiven en een vrucht te laten groeien die net zo groot wordt als op een normale plant. „We zien nu nog wel dat die vruchtjes heel klein blijven”, vertelt hij. Daar wil hij nog een oplossing voor vinden. „Ze groeien nu ongeveer drie keer zo hard als aan het begin van mijn PhD, maar nog steeds half zo snel als aan de plant.”
Voordat een tomaat kan ontstaan, moet er eerst een klein scheutje zijn dat meteen een bloem vormt. Dat klinkt simpel, maar is een flinke uitdaging. Normaal gesproken maakt een jonge plant geen bloemen, net zoals jonge dieren zich nog niet kunnen voortplanten. Om dit te omzeilen, schakelen de onderzoekers een gen in de plant aan dat een speciaal eiwit produceert. In een volgroeide plant stimuleert dat eiwit de bloemvorming. „We maken het plantje dus op een kunstmatige manier direct volwassen”, verduidelijkt Van der Zee.
Die stap is in het lab al gelukt, maar het is technisch complex, waardoor niet elke teler het eenvoudig kan toepassen. „Hightech is soms best problematisch”, vindt Van der Zee. „Mijn idee is dat je als wetenschapper technologieën zo lowtech mogelijk moet maken, zodat ook kleine bedrijven daarvan kunnen profiteren.” Daarom bedacht Van der Zee een methode waarbij de tomaten niet genetisch veranderd hoeven te worden. In plaats van het gen aan te zetten, kunnen onderzoekers – en later producenten – het benodigde eiwit direct aan de plant geven. Het eiwit stimuleert zo de bloemvorming en verdwijnt daarna weer.
Om de techniek nog toegankelijker te maken, wil Van der Zee bovendien werken aan een methode die niet langer volledig steriele labomstandigheden vereist. Daarnaast is hij van plan in de laatste fase van zijn promotieonderzoek de smaak- en inhoudsstoffen van de gekweekte vruchten te analyseren, om aan te tonen dat die gelijkwaardig zijn aan vruchten die op natuurlijke wijze zijn gegroeid.
Maar zelfs als dat allemaal lukt, blijft één groot vraagstuk bestaan: hoe duurzaam is de methode werkelijk? „Je ziet veel artikelen die meteen willen claimen dat dit duurzamer is – maar dat weten we eigenlijk nog niet”, zegt Van der Zee en hij benadrukt: „Het zou duurzamer kunnen zijn.” Het knelpunt zit in de voeding van de miniplanten. Normaal halen tomaten hun energie uit fotosynthese, maar in Van der Zees koelkast hebben de ‘planten’ geen bladeren en het ontbreekt uiteraard aan zonlicht. Daarom krijgen de bloemen suiker als voedingsstof toegediend. Die suiker moet echter ergens vandaan komen. „Als die gewoon uit suikerbieten of suikerriet komt, schiet je qua duurzaamheid niet veel op”, legt Van der Zee uit.
Een mogelijke oplossing komt van onderzoekers in Californië, met wie Van der Zee in contact staat. Zij werken aan een manier om suiker volledig in het lab te maken, uit CO2 en elektriciteit. In de praktijk is dat nog niet gelukt, maar er worden grote stappen gezet, en volgens Van der Zee zou dit een „enorme revolutie” kunnen worden. Met kunstmatige fotosynthese zouden onderzoekers niet alleen lab-tomaten van voeding kunnen voorzien, maar kunnen ze ook bioplastics, medicijnen en talloze andere producten maken.
Terwijl dat onderzoek in de VS nog volop in ontwikkeling is, merkt Van der Zee dat zijn werk in Nederland steeds meer belangstelling trekt. Andere onderzoekers willen zijn experimenten repliceren, investeerders benaderen hem en een jonge Duitser wilde zelfs een bedrijfje met hem opzetten. „Daar had ik nog geen zin in, dus dat is niet doorgegaan,” glimlacht hij.
„Het geeft veel voldoening als een nieuw protocol werkt. Daar ben ik trots op, maar ik kan ook erg balen als iets misgaat – en er gaat veel mis”, voegt hij lachend toe. „Daar kan ik echt van wakker liggen en dan probeer ik te compenseren en harder te werken.”
Of al dat harde werk zich uitbetaalt en we in de toekomst gekweekte vruchten in de winkel zien, hangt af van het vinden van een echt duurzame, toepasbare methode. „Als een hele groep wetenschappers ermee aan de slag gaat, kan er over acht tot tien jaar best iets in de winkel liggen”, zegt Van der Zee. „Maar als ik de enige blijf kan het ook twintig jaar duren – of zal het misschien wel nooit lukken.”
Op de hoogte van kleine ontdekkingen, wilde theorieën, onverwachte inzichten en alles daar tussenin
Source: NRC