От фермы до тарелки: из чего состоит наша еда?

В 1943 году президент Мексики Мануэль Камачо при поддержке фонда Рокфеллера начал аграрную реформу, которая впоследствии приобрела глобальный характер под именем «Зеленой революции». Из-за нехватки продовольствия после Второй мировой войны в Мексике, а впоследствии и в других странах вывели новые высокоурожайные сорта сельскохозяйственных культур, а также синтетические удобрения, пестициды и гербициды для увеличения производства продуктов. В сочетании с улучшением технологий орошения и появлением доступных тракторов средняя мировая урожайность зерновых с 1961 по 2014 год выросла на 175 %, при этом урожайность пшеницы увеличилась с 1,1 тонны с гектара до 3,4 тонны примерно за этот же период времени.

Люди научились выращивать овощи и крупы быстрее и в больших объемах, но сами растения просто не успели с такой скоростью поглощать питательные вещества или синтезировать их внутри себя. Более высокая урожайность также означает, что минералы из почвы должны быть распределены по большему объему растений, поэтому питательные вещества, которые производят эти фрукты и овощи, по сути, разбавляются.

Кроме того, высокоурожайные культуры разрушают плодородные земли. Почва состоит из четырех элементов в различных пропорциях: минералов в виде частиц горных пород, органических веществ (растительных, грибковых и животных материалов, включая микробов и микроскопических червей), воздух и воду. Но важно то, как эти элементы взаимодействуют.

Пшеница, кукуруза, рис, соя, картофель и другие растения растут в симбиозе с сетью грибковых нитей, называемых микоризой. Это целый танец обмена полезными веществами, приводимый в движение сложными биохимическими процессами. Корни растений дают грибам аминокислоты, гормоны и простые углеводы, а сами взамен получают воду, фосфор, макро- и микроэлементы. Грибница в данном случае действует как продолжение корней. Но высокоурожайное земледелие истощает почву и уничтожает микоризу.

Воздух и солнце

А теперь посмотрите вверх. Растения поглощают из воздуха углекислый газ и выделяют кислород во время процесса, называемого фотосинтезом. Они потребляют энергию солнца для преобразования углекислого газа и воды в глюкозу и кислород. Глюкоза затем используется растением для создания более сложных молекул, таких как витамины и минералы.

Доктор Льюис Зиска, доцент Колумбийского университета, посвятил свою карьеру исследованию взаимосвязи климата, углекислого газа и биологии растений. Вместе с коллегами они создали экспериментальные рисовые поля. Исследователи выбрали именно этот продукт, потому что он является основным источником пищи для почти двух миллиардов человек во всем мире. В теплицах искусственно поддерживалась концентрация углекислого газа, которая, по прогнозам ученых, ожидается через 100 лет. 18 сортов риса, которые были выращены и собраны на экспериментальных плантациях, за редким исключением, содержали значительно меньше белка, железа и цинка, чем стандартный рис, который выращивают сегодня. Во всех сортах произошло резкое снижение уровня витаминов В1, В2, В5 и В9, хотя ученые заметили повышение уровня витамина Е.

Математика здесь простая: когда сельскохозяйственные культуры, включая не только рис, а например пшеницу, ячмень или картофель, подвергаются воздействию более высоких уровней углекислого газа, они производят больше соединений на основе углерода, что приводит к более высокому содержанию углеводов и, соответственно, меньшему – белков. Кроме того, когда концентрация углекислого газа выше, эти культуры потребляют меньше воды, а значит – получают меньше питательных микроэлементов из почвы.

Еще одна причина кроется в традиционной селекции растений, которую проводят уже десятки лет. Если говорить простым языком, то она представляет собой скрещивание наиболее желательных растений и выбор лучшего потомства, от которого можно продолжать сохранять семена.

Это похоже на процесс разведения выставочных собак, когда для более мягкой шерсти или спокойного темперамента заводчики спаривают победителей международных соревнований. В итоге порода становится красивой и послушной, но нередко теряет свои рабочие качества, и таких собак уже нельзя использовать в качестве пастухов или охранников.

Селекционеры точно так же выбирают для растений ту генетику, которая будет наиболее выгодной для фермеров. А для них, как для бизнесменов, срок хранения, урожайность и устойчивость к вредителям часто имеют приоритет над содержанием питательных веществ.

В 1950-х годах один из основателей «Зеленой революции», американский ученый Норман Борлоуг, работавший в Мексике, создал карликовый сорт пшеницы, устойчивый к болезням. Дополнительным преимуществом открытия генов карликовости было то, что вместо того, чтобы направлять энергию в рост более длинного стебля, растение вкладывало ее в колос, увеличивая количество зерна. Результата Борлоуг достиг за счет увеличенного эндосперма зерна пшеницы, который семя использует для питания зародыша, подобно тому, как яичный желток кормит растущего цыпленка. Он содержит углеводы в виде крахмала – основного компонента муки. Производство обильного зерна было долгожданным улучшением в то время, когда население в развивающихся странах быстро росло, а голод был угрозой. Однако непредвиденным побочным эффектом стало то, что, хотя пшеница давала больше зерна с растения, уровень питательных веществ остался на том же уровне, а количество крахмала, то есть углеводов, увеличилось в два или три раза.

От травы до крупы

Сегодня на массовых производствах крупный рогатый скот кормят зерном, в то время как животные, которых люди ели на протяжении всей эволюции, бродили на свободе и питались травой.

Но с 1950-х годов мясные аппетиты постоянно растущего человечества выросли в пять раз. И разумеется, достичь таких объемов никогда бы не удалось, если бы все коровы, как и прежде, свободно паслись на лужайке, а куры бегали по двору. Это стало возможным благодаря развитию промышленного животноводства.

75 лет назад коров и бычков еще кормили травой и отправляли на убой в среднем в возрасте 4–5 лет. Сегодня на зерне животное растет так быстро, что может «созреть» уже в возрасте 14–16 месяцев. Мясо, полученное таким образом, – более жирное и обладает «мраморностью», которая так ценится любителями стейков.

Однако, если верить исследованиям, в говядине, выращенной на травяном откорме, выше содержание полезных жирных кислот омега-3 и линолевой кислоты, а уровень омега-6, которой в рационе часто бывает в избытке, – ниже. Авторы другого исследования сделали вывод о том, что мясо и молочные продукты, выращенные на травяном откорме, содержат больше витаминов групп А и Е, а также антиоксидантов.

Кроме того, снижение количества полезных нутриентов в растительной пище имеет волновой эффект и для мясоедов. Коровы, свиньи, куры и прочие сельскохозяйственные животные вне зависимости от травяного или зернового рациона теперь едят менее питательные травы и злаки, что, в свою очередь, делает мясо и другие продукты животного происхождения менее питательными, чем раньше.

В Кении, где на долю животноводства приходится около 12 % ВВП, особенно важно молочное производство. Однако низкое качество кормов ограничивает продуктивность: средний надой составляет около восьми литров на корову в день по сравнению с 25–50 литрами в других странах мира. Дональд Нджаруи из Кенийской сельскохозяйственной и животноводческой исследовательской организации изучает способы улучшения ситуации за счет внедрения улучшенных кормов. Он и его коллеги предложили фермерам траву под названием брахиария, которая растет в Африке, но никогда не использовалась на родине в качестве корма для скота. Влияние оказалось значительным. Улучшилось здоровье коров, выросли удои и уровень белка в молоке. Успех супертравы прост: она адаптировалась к засухе и кислым почвам с низким плодородием, создав большую, разветвленную корневую систему, поэтому имеет возможность извлекать больше питательных веществ из глубины почвы.

Гормоны в холодильнике

Промышленный метод привнес в животноводство и стандартные особенности фабричного производства: конвейер, высокие объемы и стремление снизить себестоимость. Для этих целей часто применяют «химические костыли»: гормоны и антибиотики.

В США при выращивании коров сейчас разрешены шесть гормонов: три натуральных (эстрадиол, прогестерон, тестостерон) и три синтетических (зеранол, меленгестрол ацетат и тренболон ацетат). По поводу этих веществ мир разделился на два лагеря. В России и Европе их не применяют и считают вредными, а в Соединенных Штатах полагают, что мясо с гормонами можно есть без всякого риска.

По оценкам, жители США, потребляющие полкило мяса в день, вместе с ним получают 0,5 микрограмма эстрадиола (для сравнения, одна противозачаточная таблетка содержит около 30 микрограммов). Но капля за каплей – образуется озеро, и последние исследования показали, что даже небольшие отклонения от нормальных концентраций гормонов могут влиять на физиологию организма.

Ты – это то, что ты ешь

Давайте еще раз вспомним поговорку из начала этой статьи и подумаем, чем обеднение продуктов и индустриализация фермерских хозяйств может грозить нам с вами. Конечно, произошедшая в прошлом веке зеленая революция спасла от голода миллионы, а благодаря переведению животноводства на промышленные рельсы люди даже с небольшим достатком могут не отказывать себе в мясных продуктах.

Эпидемиолог Дейл Сэндлер из Института наук о гигиене и окружающей среде с коллегами провела исследование, которое показало, что женщины, потреблявшие большее количество красного и переработанного мяса в подростковом и раннем взрослом возрасте, имели более высокий риск развития рака молочной железы. Причем, чем больше мяса включал рацион детей, тем чаще у них во взрослом возрасте развивались опухоли. В США, где уровень потребления «гормонального» мяса самый высокий в мире, ежегодно от рака груди умирают 40 тысяч женщин и диагностируется около 180 тысяч новых случаев заболевания. Для сравнения: в России в 2020 году выявили 65 тысяч случаев заболевания, и 21 тысяча женщин погибли от рака молочной железы.

Но все это привело к возникновению явления, называемого «скрытым голодом», когда люди чувствуют себя сытыми, но не могут быть здоровыми, поскольку их пища богата калориями, но бедна питательными веществами. Это может показаться нелогичным, но люди с ожирением вполне могут испытывать дефицит питательных веществ.

Ведь помимо жиров и углеводов, из которых мы получаем энергию, нам также нужно, чтобы наш рацион содержал белок, минералы и витамины, которые имеют решающее значение для мышечного роста, иммунитета, поддержания умственной деятельности и прочих биохимических процессов в организме. Селен, например, необходим в процессах создания ДНК, цинк помогает иммунной системе правильно функционировать, а магний поддерживает работу нервов, мышц и сердца, а еще укрепляет кости.

Бороться со «скрытым голодом» диетологи и ученые предлагают с помощью приема пищевых добавок. Еще один путь – производство обогащенных продуктов питания. В любом случае, современный мир обязывает тех, кто следит за своим здоровьем, контролировать количество употребляемых нутриентов. Каким образом восполнять дефицит – каждый решает сам. Но главное – помнить простую истину: «Ты – это то, что ты ешь».