Przepis na mleko

Ludzie spożywają mleko innych ­ssaków od 10 tys. lat – przynajmniej tak wynika z badań Richarda P. Eversheda z Uniwersytetu w Bristolu i współpracowników, przedstawionych w lipcu w „Nature”. Trawienie laktozy (cukru mlecznego) stało się zaś powszechne w dorosłej populacji nie wcześniej niż 3 tys. lat temu. To oznacza, że nasi przodkowie przez kilka tysięcy lat hodowali kozy, owce lub bydło i spożywali produkty ich udoju, narażając się na pewne dolegliwości. Nie były one jednak zbyt groźne – z reguły ograniczały się do bólu brzucha, biegunki czy wzdęć – nie mogły więc uruchomić mechanizmu naturalnej selekcji.

Mutacja umożliwiająca rozkład laktozy u dorosłych rozpowszechniła się w populacji dopiero po kilku wielkoskalowych klęskach, takich jak epidemie czy głód. Wtedy jakiekolwiek problemy jelitowe mogły doprowadzić nawet do śmierci, a sprawne trawienie i przyswajanie pożywienia dawało przewagę. Osoby i grupy, które skutecznie radziły sobie z laktozą w mleku, statystycznie żyły dłużej i zostawiały więcej dzieci.

Dziś mleko jest dla nas nierozerwalnie skojarzone z żywnością. Ale jego ewolucyjne początki niewiele mają z nią wspólnego.

Protomleko

Wszystkie współczesne ssaki wytwarzają mleko – ich wspólny przodek również musiał je zatem produkować. Mleko może więc istnieć nawet od 237 mln lat, gdy rozdzieliły się linie prowadzące do współczesnych łożyskowców i stekowców. Wcześniej przodkowie ssaków, cynodonty, produkowały w gruczołach skórnych protoplastę mleka, którego skład prawdopodobnie można by porównać do potu.

Funkcja tej starej wydzieliny – pierwotnego „mleka” – była inna. Przodkowie ssaków wysiadywali jaja, które różniły się budową i składem np. od jaj współczesnych ptaków. Ich otoczka nie była tak wysycona związkami mineralnymi, ale błoniasta, więc jaja były miękkie. Groziła im nie tylko utrata ciepła, ale też wilgotności. Mlekopodobna wydzielina miała więc za zadanie nawilżać, natłuszczać, uelastyczniać i chronić wrażliwe jaja. Z czasem skład tej substancji zaczął się zmieniać i stawał się coraz bardziej wysycony substancjami odżywczymi. Te mogły przenikać przez przepuszczalną błonę jaja i odżywiać zarodek.

To sprawiało, że zmieniało się także samo jajo. Duże i „kosztowne” żółtko mogło ulec stopniowej redukcji. Być może taki sposób karmienia potomka trwał również po wykluciu się młodych. Tak się dzieje u współczesnych stekowców, np. u dziobaka. W przeciwieństwie do innych ssaków nie posiadają one sutków, więc młode pobierają pokarm prosto z powierzchni skóry rodzica.

Cztery dni ssania

Mleko stanowi jedyny i podstawowy pokarm noworodków wszystkich współcześnie żyjących ssaków. Na pierwszym etapie ich życia zaspokaja całe zapotrzebowanie energetyczne, a także dostarcza innych niezbędnych składników, takich jak lekkostrawne białko, witaminy, rozmaite pierwiastki. Zawiera także związki wspomagające układ odpornościowy potomstwa i regulujące u niego skład mikroorganizmów. To, że wszystkie młode ssaki polegają na wydzielinie gruczołów sutkowych, nie oznacza jednak, iż produkty laktacji wszystkich zwierząt mają ten sam skład.

Mleko człowieka składa się głównie – zwykle w ponad 80 proc. – z wody. Reszta to przede wszystkim węglowodany (w tym laktoza i oligosacharydy), tłuszcze, których jest ok. 4 proc., oraz białka, stanowiące ok. 1 proc. Skład ten może jednak diametralnie różnić się u innych ssaków i jest związany przede wszystkim ze środowiskiem życia zwierzęcia oraz jego strategią rozrodczą. Przykładowo, kapturniki morskie, należące do rodziny fokowatych, wytwarzają pokarm, w którym zawartość tłuszczu wynosi ponad 60 proc., czyli przewyższa nawet ilość wody. Ich mleko bardziej przypomina więc masę używaną do ubijania kremów i masła niż biały płyn, do którego jesteśmy przyzwyczajeni.

Szczenięta kapturnika przyswajają dziennie aż 45 tys. kcal. Tę niewiarygodną ilość energii pozyskują, spożywając ponad 7,5 kg pokarmu na dobę. W efekcie w ciągu pierwszych czterech dni życia przybierają na masie około 30 kg – niemal podwajają swoją wagę urodzeniową. Wysoka zawartość tłuszczu w mleku fok nie jest zaskoczeniem – wszak zwierzęta te żyją w lodowatej wodzie, a ich główna bariera przed chłodem to warstwa podskórnej izolacji, którą noworodek musi szybko zbudować, jeśli nie chce zginąć z wyziębienia. Jednak sama niska temperatura nie tłumaczy jeszcze, dlaczego zawartość tłuszczu w pokarmie tych zwierząt osiąga tak wysoki poziom.

Kluczem do zrozumienia strategii fok są okoliczności ich narodzin. Młode przychodzą zwykle na świat na lodzie dryfującym po powierzchni wody, co czyni z nich łatwy łup dla drapieżników. Ponadto, takie środowisko jest bardzo zmienne i niepewne, dlatego okres bezradności noworodka musi być skrócony do minimum. Tak też jest w przypadku kapturników: czas karmienia mlekiem jest u tego gatunku rekordowo krótki i wynosi zaledwie cztery dni.

Sutek dla każdego

Inne rozwiązanie zastosowały nosorożce czarne, których mleko składa się niemal wyłącznie z wody, a zawartość tłuszczu jest śladowa (0,2 proc.). Skąd biorą się te różnice? W przeciwieństwie do kapturników, nosorożce żyją w wysokich temperaturach, a zasobem, który najtrudniej jest zdobyć, jest woda. Ponadto, czas trwania laktacji tych ogromnych ssaków wynosi niemal 2 lata, dlatego mogą sobie pozwolić na tak „skromny” skład mleka. W ten sposób samica będzie karmiła młode znacznie dłużej, ale wytworzenie jednej porcji mleka będzie ją kosztowało niewspółmiernie mniej niż w przypadku fokowatych. Ciąża nosorożca trwa bardzo długo (ponad rok), a odstęp pomiędzy jednym a drugim porodem to wiele miesięcy. Skoro więc czas poświęcany młodemu i tak jest długi, młode nie musi szybko dorastać; strategia laktacyjna jest więc długodystansowa, a nie – jak u kapturnika – „sprinterska”.

Z analizy przeprowadzonej przez Amy L. Skibiel i współpracowników (opisanej w 2013 r. w „Journal of Animal Ecology”) wynika, iż wytwarzanie mleka jest dla samicy ogromnym wysiłkiem, dlatego musi ona dostosować produkcję oraz skład pokarmu do warunków środowiskowych i schematu rozrodczego. Z tego powodu gatunki, u których opieka nad bezradnym potomstwem i karmienie trwa dłużej, produkują zwykle uboższe w składzie mleko. Natomiast te ssaki, które karmią krócej, wytwarzają zazwyczaj pokarm bogaty w tłuszcz oraz białko.

Warto jednak zauważyć, że skład mleka nawet u tego samego gatunku nie jest cały czas stały. Pierwszym pokarmem noworodka jest zwykle siara, czyli mleko, którego kompozycja bardzo różni się od dojrzałej wydzieliny gruczołu sutkowego. Siara to mniej pożywienie, a bardziej koktajl odpornościowy – zawiera bowiem przede wszystkim przeciwciała i inne białka, w tym enzymy. Ale co, jeśli jedna samica w tym samym momencie karmi mlekiem dwa młode, z czego każde jest na innym etapie rozwoju? Tak się typowo dzieje np. u kangurów, u których często jedno podrośnięte kangurzątko nadal przebywa w torbie matki, a drugie jest noworodkiem nie większym od żelki. W takiej sytuacji każdy z potomków korzysta z innego sutka i otrzymuje zupełnie odmienny skład pokarmu, dopasowany do swojego aktualnego zapotrzebowania.

Laktacja u ojca

Dostosowanie laktacji do indywidualnych potrzeb gatunku może być jeszcze dalej posunięte. W przypadku niektórych zwierząt wytwarzanie mleka nie jest zarezerwowane wyłącznie dla samic. Na przykład u dajakolotów sundajskich – owocożernych nietoperzy żyjących w Azji Południowo-Wschodniej – produkcja pokarmu w gruczołach sutkowych zachodzi zarówno u samców, jak i u samic. Niestety, nadal nie ma pewności, jaka dokładnie jest rola mleka wytwarzanego przez przedstawicieli płci męskiej.

Niektóre hipotezy sugerują, że nietoperze te są monogamiczne, a ojciec karmi młode, by odciążyć partnerkę. Być może samcza laktacja została ukształtowana przez mechanizm doboru płciowego – a samice miałyby preferować partnerów wytwarzających mleko, ponieważ to oni są w stanie zapewnić im większe wsparcie w utrzymaniu potomka. Część uczonych uważa, że samce nietoperzy wytwarzają mleko w reakcji na fitoestrogeny (roślinne związki upodabniające się w ustroju do żeńskich hormonów) zawarte w spożywanym pokarmie. Nie wiemy na razie, czy u tych nietoperzy samcze mleko jest ubocznym skutkiem diety, czy adaptacją. Istnieją jednak zwierzęta, co do których mamy pewność, że zarówno ojciec, jak i matka wytwarzają substancję pełniącą funkcję mleka, by karmić potomstwo. Należą do nich niektóre ptaki, np. gołębiowate i flamingi.

Gołębie nie posiadają wprawdzie gruczołów sutkowych, ale potrafią wytwarzać odżywczą wydzielinę w wolu, czyli zachyłku gardła. Skład ich „mleka” nieco różni się od produktu laktacji ssaków, ale też jest źródłem pożywienia, zwłaszcza białek i tłuszczy, oraz wspomagaczem odporności młodych. Co więcej, regulacja wydzielania pokarmu jest pod wieloma względami analogiczna u obu grup zwierząt. Przykładowo, o wytwarzaniu mleka tak ssaczego, jak i ptasiego decyduje ten sam hormon – prolaktyna.

Zarówno skład mleka, jak i przebieg laktacji mają przełożenie na potencjał spożywczy tego produktu. Pierwszymi zwierzętami wykorzystywanymi przez ludzi do przetwarzania substancji niejadalnych (traw) w jadalne (mleko) były kozy, owce i krowy. Jednak nie są to jedyne gatunki, od których pozyskuje się obecnie mleko. Należą do nich również bawoły, wielbłądy, jaki czy konie. Produkty laktacji niektórych gatunków nie są powszechnie spożywane ze względu na nieprzyjemny smak. Nie oznacza to jednak, że nigdy ich nie próbowano. Najbardziej chyba skrajnym przykładem jest tu mleko niedźwiedzia polarnego, które ma smakować „bogato, morsko, ziemsko, kredowo i rybnie”. W taki właśnie sposób opisał je w swojej książce „Polar Bears: A Complete Guide to Their Biology and Behavior” wieloletni badacz tego gatunku – prof. Adrew Derocher z University of Alberta.

Niektóre gatunki wytwarzają jednak pokarm o składzie bardzo zbliżonym do doskonale znanego nam mleka krowiego. Tak jest chociażby w przypadku świń. Nie spotkamy jednak ich mleka na półkach sklepowych, bo hodowla świń na mleko byłaby kłopotliwa. Ich gruczoły mlekowe rozłożone są wzdłuż całego podbrzusza, liczba sutków wynosi 12-14, ilość zaś produkowanego przez nie mleka jest znacznie mniejsza niż u przeżuwaczy. Dodatkowo, lochy nie posiadają tak rozbudowanej zatoki mlekowej, czyli przestrzeni w wymieniu, w której zbierałby się pokarm gotowy do udojenia.

Ile jest warte mleko

Współcześnie coraz częściej stawia się pytanie, czy nadal powinniśmy konsumować mleko innych zwierząt. Wiemy, że dla naszych przodków było ono ważnym składnikiem diety (choć nie wszystkich, np. protoplaści Azjatów niemal nigdy nie byli nosicielami mutacji umożliwiającej trawienie laktozy). Z drugiej strony – od tamtych czasów zarówno ludzkość, jak i przemysł mleczarski zmieniły się diametralnie.

Najważniejsze rozterki związane z konsumpcją zwierzęcego mleka dotyczą kwestii zdrowotnych, środowiskowych oraz etycznych. Gdy idzie o te pierwsze, to mleko bez wątpienia stanowi bogate źródło białka i wapnia; jego przeciwnicy podkreślają, że konsumpcja niesie za sobą ryzyko spożywania hormonów zwierząt czy pestycydów, poza tym nie jest ono „normalnym” pożywieniem dorosłego ssaka. Wyniki większości badań nadają mleku status neutralny. Z jednej strony: argument dotyczący „naturalności” spożycia jest od dawna nie na miejscu, ponieważ prawie żaden element naszej współczesnej diety nie przypomina tego, co jedliśmy przed rewolucją agrarną. Jeśli zaś chodzi o zawartość hormonów czy pestycydów, to przy prawidłowo i legalnie prowadzonej produkcji zawartość tych składników w mleku jest mniejsza niż w większości spożywanych warzyw (warto pamiętać, że w niektórych roślinach również znajdują się substancje, które w naszym ustroju „udają” hormony).

Z drugiej strony, stanowisko organizacji zajmujących się zdrowiem i żywieniem, takich jak Światowa Organizacja Zdrowia czy Instytut Żywności i Żywienia, jest jasne: ani mleko, ani nabiał nie są niezbędne w diecie człowieka. Zarówno białko, jak i wapń oraz witaminy mogą być dostarczane w inny sposób – chociażby poprzez warzywa liściaste, strączki, orzechy. Spożywanie mleka i jego pochodnych w przeciętnych ilościach może nieść za sobą pewne korzyści zdrowotne, ale z pewnością nie jest to produkt niezastąpiony. Tym bardziej więc przybywa osób, które kwestionują zasadność spożycia mleka z innych perspektyw: etycznej oraz środowiskowej.

Wizja krowy pasącej się na zielonej łące, a następnie spędzanej do obory, poklepywanej po boku przez gospodynię i dojonej do wiadra ma obecnie niewiele wspólnego z rzeczywistością. Większość mleka pochodzi z chowu lub hodowli intensywnej, w ramach której zwierzęta żyją na bardzo ograniczonej przestrzeni, zwykle nie mając dostępu do żadnego wybiegu zewnętrznego. Czynności wykonywane przy krowach są mocno zautomatyzowane, a każdy rok produkcyjny jest bardzo intensywny: samice rodzą młode tak często, jak tylko są w stanie, a potomstwo zaraz po porodzie się odsadza. Zwierzęta pozbawione są możliwości realizowania typowego zachowania (eksploracja otoczenia, węszenie, pasienie itp.), ponieważ każdy ubytek energii zwierzęcia, który nie jest inwestowany w produkcję, postrzega się jako stratę. Krowy są zresztą wcześnie ubijane, aby wyprzedzić spadek ich produktywności mlecznej, który z kolei jest następstwem intensywnej eksploatacji ich organizmów. W produkcji ekologicznej warunki życia zwierząt są znacznie lepsze, ale także w tym przypadku można przywoływać argumenty środowiskowe.

Produkcja mleczarska jest odpowiedzialna za emisję znacznej ilości gazów cieplarnianych – ok. 4 proc. tego, za co odpowiada ludzkość (i prawie jedną trzecią emisji związanych z hodowlą zwierząt). Na wyżywienie zwierząt mlecznych trzeba też przeznaczyć ogromne ilości pasz. A te pochodzą z wielkoobszarowych upraw: szacuje się, że około jednej trzeciej pól uprawnych przeznaczone jest na wyżywienie zwierząt gospodarskich. Tak intensywne rolnictwo prowadzi zaś do degradacji środowiska naturalnego, redukuje liczbę dzikich siedlisk i zmniejsza bioróżnorodność. Ponadto, wykorzystuje miliony hektarów na produkcję pasz, nie przyczynia się zatem do zmniejszenia problematyki głodu w uboższych społecznościach globu.

Z obory do laboratorium

W związku z tym coraz więcej wysiłku poświęca się na znalezienie alternatyw dla mleka. Jedną z nich jest mleko pochodzące z tzw. precyzyjnej fermentacji. W przeciwieństwie do roślinnych produktów mlekopodobnych, mleko „precyzyjne” posiada w składzie te same białka, co klasyczny produkt udoju krowy – przede wszystkim białko serwatkowe. Serwatka jest produktem, który może zostać wyizolowany z mleka krowiego, a także może stanowić punkt wyjścia do stworzenia niemal dowolnego produktu mlecznego. Bazując na niej można więc przygotować mleko, sery czy lody. Dlatego niektóre laboratoria rozpoczęły prace nad stworzeniem serwatki, która nie będzie pochodziła od krów, ale wciąż umożliwi wykonanie niemal dowolnego produktu mlecznego. Podobnie jak w przypadku produkcji np. insuliny, do wytwarzania serwatki zatrudnia się mikroorganizmy, hodowane w bioreaktorach.

Na bazie prac laboratoryjnych powstało kilka start-upów, takich jak amerykański Perfect Day czy australijski Eden Brew. Ta pierwsza firma od 8 lat pracuje nad wytwarzanymi przez mikroorganizmy produktami mlecznymi, a od 2019 r. sprzedaje już taką żywność zaakceptowaną przez amerykański Urząd ds. Żywności i Leków. W lipcu opublikowano na łamach „Agriculture and Human Values” obszerną pracę przeglądową analizującą aktualne trendy w światowym sektorze mleczarskim, z której wynika, że w technologii produkcji mleka pochodzącego z precyzyjnej fermentacji musimy rozwiązać jeszcze wiele kwestii, zwłaszcza logistycznych, ale ma ona szansę na szybki rozwój. Część gigantów mleczarskich, takich jak australijska spółdzielnia Norco, już dziś łączy siły ze start-upami zatrudniającymi do produkcji mleka mikroorganizmy.

Mleko przeszło więc długą drogę. Od ubogiej w składzie substancji nawilżającej jaja po pełnowartościowy produkt odżywczy. Od pokarmu noworodka do surowca napędzającego gigantyczny przemysł mleczarski. Być może przyszłość przyniesie mleku jeszcze jedną zmianę: opuści ono obory i przejmie laboratoria. ©