Συνθετική βιολογία και τρόφιμα: Ενίσχυση της παραγωγής τροφίμων στα δομικά στοιχεία

ΠΙΣΤΩΣΗ ΕΙΚΟΝΑΣ:
Πιστωτικά Εικόνα
iStock

Συνθετική βιολογία και τρόφιμα: Ενίσχυση της παραγωγής τροφίμων στα δομικά στοιχεία

Συνθετική βιολογία και τρόφιμα: Ενίσχυση της παραγωγής τροφίμων στα δομικά στοιχεία

Κείμενο υπότιτλου
Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν συνθετική βιολογία για να παράγουν καλύτερης ποιότητας και βιώσιμα τρόφιμα.
    • Συγγραφέας:
    • όνομα συγγραφέα
      Quantumrun Foresight
    • Δεκέμβριος 20, 2022

    Περίληψη Insight

    Η συνθετική βιολογία, συνδυάζοντας βιολογία και μηχανική, αναδεικνύεται ως βασική λύση για την κάλυψη της αυξανόμενης παγκόσμιας ζήτησης τροφίμων λόγω της πληθυσμιακής αύξησης και των περιβαλλοντικών προκλήσεων. Αυτός ο τομέας όχι μόνο ενισχύει την ασφάλεια των τροφίμων και τη διατροφή, αλλά στοχεύει επίσης να μεταμορφώσει τις παραδοσιακές γεωργικές πρακτικές εισάγοντας πρωτεΐνες και θρεπτικά συστατικά που παράγονται σε εργαστήριο. Με τις δυνατότητές της να αναδιαμορφώσει τη βιομηχανία τροφίμων, η συνθετική βιολογία θα μπορούσε να οδηγήσει σε πιο βιώσιμες μεθόδους καλλιέργειας, νέες ρυθμιστικές ανάγκες και μια αλλαγή στις προτιμήσεις των καταναλωτών και στις παραδόσεις φαγητού.

    Συνθετική βιολογία και πλαίσιο τροφίμων

    Οι ερευνητές αναπτύσσουν συνθετικά ή εργαστηριακά βρώσιμα προϊόντα για να ενισχύσουν και να επεκτείνουν την τροφική αλυσίδα. Ωστόσο, σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Φύση περιοδικό, είναι πολύ πιθανό να έχετε καταναλώσει ή να έχετε χρησιμοποιήσει συνθετική βιολογία με κάποιο τρόπο μέχρι το 2030.

    Σύμφωνα με την Successful Farming, ο παγκόσμιος πληθυσμός προβλέπεται να αυξηθεί κατά 2 δισεκατομμύρια μέχρι το 2050, αυξάνοντας την παγκόσμια ζήτηση για παραγωγή τροφίμων κατά σχεδόν 40 τοις εκατό. Με περισσότερους ανθρώπους να ταΐζουν, θα υπάρχει μεγαλύτερη ανάγκη για πρωτεΐνη. Ωστόσο, η συρρίκνωση των χερσαίων μαζών, η αύξηση των εκπομπών άνθρακα και της στάθμης της θάλασσας και η διάβρωση εμποδίζουν την παραγωγή τροφίμων να συμβαδίσει με την προβλεπόμενη ζήτηση. Αυτή η πρόκληση μπορεί ενδεχομένως να επιλυθεί με την εφαρμογή συνθετικής ή εργαστηριακής βιολογίας, ενισχύοντας και επεκτείνοντας την τροφική αλυσίδα.

    Η συνθετική βιολογία συνδυάζει έννοιες βιολογικής έρευνας και μηχανικής. Αυτή η πειθαρχία αντλεί από τις πληροφορίες, τη ζωή και τις κοινωνικές επιστήμες για τον έλεγχο των κυτταρικών λειτουργιών μέσω των κυκλωμάτων καλωδίωσης και την κατανόηση του τρόπου σχεδιασμού των διαφορετικών βιολογικών συστημάτων. Όχι μόνο ο συνδυασμός της επιστήμης των τροφίμων και της συνθετικής βιολογίας θεωρείται αποτελεσματική μέθοδος για την επίλυση των τρεχουσών προκλήσεων με την ασφάλεια των τροφίμων και τη διατροφή, αλλά αυτή η αναδυόμενη επιστημονική πειθαρχία μπορεί να αποδειχθεί ζωτικής σημασίας για τη βελτίωση των τρεχουσών μη βιώσιμων τεχνολογιών και πρακτικών τροφίμων.

    Η συνθετική βιολογία θα επιτρέψει την παραγωγή τροφίμων χρησιμοποιώντας εργοστάσια κλωνοποιημένων κυττάρων, διαφορετικούς μικροοργανισμούς ή πλατφόρμες βιοσύνθεσης χωρίς κύτταρα. Αυτή η τεχνολογία μπορεί να βελτιώσει την αποδοτικότητα της μετατροπής των πόρων και να εξαλείψει τα μειονεκτήματα της παραδοσιακής γεωργίας και τις υψηλές εκπομπές άνθρακα.

    Αποδιοργανωτικός αντίκτυπος

    Το 2019, ο κατασκευαστής φυτικών τροφίμων Impossible Foods κυκλοφόρησε ένα μπέργκερ που «αιμορραγεί». Η Impossible Foods πιστεύει ότι το αίμα, ειδικά η αίμη που περιέχει σίδηρο, δημιουργεί περισσότερες γεύσεις κρέατος και τα αρώματα ενισχύονται όταν προστίθεται η λεγεμοσφαιρίνη σόγιας σε ένα φυτικό μπιφτέκι. Για να εγχύσει αυτές τις ουσίες στο ανταλλακτικό μπιφτέκι βοείου κρέατος, το Impossible Burger, η εταιρεία χρησιμοποιεί σύνθεση DNA, βιβλιοθήκες γενετικών μερών και έναν βρόχο θετικής ανάδρασης για την αυτοεπαγωγή. Το Impossible Burger απαιτεί 96 τοις εκατό λιγότερη γη και 89 τοις εκατό λιγότερα αέρια θερμοκηπίου για να παραχθεί. Αυτό το burger είναι μόνο ένα από τα πολλά προϊόντα της εταιρείας σε πάνω από 30,000 εστιατόρια και 15,000 παντοπωλεία σε όλο τον κόσμο.

    Εν τω μεταξύ, οι μηχανικοί της startup KnipBio τρέφονται από ένα μικρόβιο που βρίσκεται στα φύλλα. Επεξεργάζονται το γονιδίωμά του για να αυξήσουν τα καροτενοειδή που είναι σημαντικά για την υγεία των ψαριών και χρησιμοποιούν τη ζύμωση για να τονώσουν την ανάπτυξή τους. Τα μικρόβια στη συνέχεια εκτίθενται σε υπερβολική θερμότητα για σύντομο χρονικό διάστημα, ξηραίνονται και αλέθονται. Άλλα γεωργικά έργα περιλαμβάνουν τη σύνθεση οργανισμών που παράγουν μεγάλες ποσότητες φυτικών ελαίων και καρυδιών που μπορούν να καλλιεργηθούν σε εσωτερικούς χώρους χρησιμοποιώντας πολύ λιγότερο νερό από αυτό που συνήθως απαιτείται, ενώ παράγουν διπλάσιο αριθμό ξηρών καρπών.

    Και το 2022, η εταιρεία βιοτεχνολογίας Pivot Bio με έδρα τις ΗΠΑ κατασκεύασε ένα συνθετικό αζωτούχο λίπασμα για το καλαμπόκι. Αυτό το προϊόν αντιμετωπίζει το πρόβλημα της χρήσης βιομηχανικά παραγόμενου αζώτου που καταναλώνει το 1-2 τοις εκατό της παγκόσμιας ενέργειας. Τα βακτήρια που δεσμεύουν το άζωτο από τον αέρα μπορούν να λειτουργήσουν ως βιολογικό λίπασμα, αλλά δεν είναι βιώσιμα με καλλιέργειες δημητριακών (καλαμπόκι, σιτάρι, ρύζι). Ως λύση, το Pivot Bio τροποποίησε γενετικά ένα βακτήριο που δεσμεύει το άζωτο που συνδέεται έντονα με τις ρίζες του καλαμποκιού.

    Επιπτώσεις της εφαρμογής της συνθετικής βιολογίας στην παραγωγή τροφίμων

    Οι ευρύτερες επιπτώσεις της εφαρμογής της συνθετικής βιολογίας στην παραγωγή τροφίμων μπορεί να περιλαμβάνουν: 

    • Η βιομηχανική γεωργία μετατοπίζεται από την κτηνοτροφία σε πρωτεΐνες και θρεπτικά συστατικά που παράγονται από εργαστήριο.
    • Περισσότερο ηθικοί καταναλωτές και επενδυτές που ζητούν μια μετάβαση στη βιώσιμη γεωργία και παραγωγή τροφίμων.
    • Οι κυβερνήσεις δίνουν κίνητρα στους αγρότες να γίνουν πιο βιώσιμοι προσφέροντας επιδοτήσεις, εξοπλισμό και πόρους. 
    • Ρυθμιστικές αρχές που δημιουργούν νέα γραφεία επιθεώρησης και προσλαμβάνουν αξιωματικούς που ειδικεύονται στην επίβλεψη εγκαταστάσεων παραγωγής συνθετικών τροφίμων.
    • Οι κατασκευαστές τροφίμων επενδύουν σε μεγάλο βαθμό σε εργαστηριακά υποκατάστατα για λιπάσματα, κρέας, γαλακτοκομικά προϊόντα και ζάχαρη.
    • Οι ερευνητές ανακαλύπτουν συνεχώς νέα θρεπτικά συστατικά τροφίμων και σχηματίζουν παράγοντες που μπορεί τελικά να αντικαταστήσουν την παραδοσιακή γεωργία και την αλιεία.
    • Το μέλλον δημιουργεί την έκθεση σε νέα τρόφιμα και κατηγορίες τροφίμων που γίνονται εφικτά μέσω τεχνικών συνθετικής παραγωγής, οδηγώντας σε μια έκρηξη νέων συνταγών, εξειδικευμένων εστιατορίων.

    Ερωτήσεις προς εξέταση

    • Ποιοι είναι οι πιθανοί κίνδυνοι της συνθετικής βιολογίας;
    • Πώς αλλιώς πιστεύετε ότι η συνθετική βιολογία μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι καταναλώνουν τα τρόφιμα;