زیست شناسی مصنوعی و مواد غذایی: افزایش تولید مواد غذایی در بلوک های ساختمانی

• نویسنده:
• نام نویسنده

  آینده نگاری کوانتوم ران
• دسامبر 20، 2022

خلاصه بینش

زیست شناسی مصنوعی، ترکیبی از زیست شناسی و مهندسی، به عنوان یک راه حل کلیدی برای پاسخگویی به تقاضای فزاینده جهانی غذا به دلیل رشد جمعیت و چالش های زیست محیطی در حال ظهور است. این زمینه نه تنها ایمنی و تغذیه مواد غذایی را افزایش می‌دهد، بلکه با معرفی پروتئین‌ها و مواد مغذی ساخته‌شده در آزمایشگاه، روش‌های سنتی کشاورزی را نیز متحول می‌کند. زیست شناسی مصنوعی با پتانسیل خود برای تغییر شکل صنعت غذا می تواند به روش های کشاورزی پایدارتر، نیازهای نظارتی جدید و تغییر در ترجیحات مصرف کننده و سنت های غذاخوری منجر شود.

زیست شناسی مصنوعی و زمینه مواد غذایی

محققان در حال توسعه محصولات خوراکی مصنوعی یا آزمایشگاهی برای تقویت و گسترش زنجیره غذایی هستند. با این حال، طبق یک مطالعه منتشر شده در طبیعت مجله، به احتمال زیاد تا سال 2030 زیست شناسی مصنوعی را مصرف کرده یا از آن استفاده کرده باشید.

طبق گزارش Successful Farming، پیش بینی می شود که جمعیت جهان تا سال 2 به میزان 2050 میلیارد افزایش یابد و تقاضای جهانی برای تولید مواد غذایی را نزدیک به 40 درصد افزایش دهد. با تعداد بیشتری از افراد برای تغذیه، نیاز بیشتری به پروتئین وجود خواهد داشت. با این حال، کاهش توده های زمین، افزایش انتشار کربن و سطح دریاها و فرسایش مانع از همخوانی تولید مواد غذایی با تقاضای پیش بینی شده می شود. این چالش را می توان به طور بالقوه با استفاده از زیست شناسی مصنوعی یا آزمایشگاهی، تقویت و گسترش زنجیره غذایی حل کرد.

زیست شناسی مصنوعی تحقیقات بیولوژیکی و مفاهیم مهندسی را ترکیب می کند. این رشته از اطلاعات، زندگی و علوم اجتماعی برای کنترل عملکردهای سلولی از طریق مدارهای سیم کشی و درک چگونگی طراحی سیستم های بیولوژیکی مختلف استفاده می کند. نه تنها ترکیب علم مواد غذایی و زیست شناسی مصنوعی به عنوان روشی موثر برای حل چالش‌های کنونی با ایمنی و تغذیه در نظر گرفته می‌شود، بلکه این رشته علمی در حال ظهور ممکن است در بهبود فن‌آوری‌ها و شیوه‌های غذایی ناپایدار فعلی حیاتی باشد.

زیست شناسی مصنوعی امکان تولید غذا را با استفاده از کارخانه های سلول های شبیه سازی شده، میکروارگانیسم های متنوع یا پلت فرم های بیوسنتز بدون سلول فراهم می کند. این فناوری ممکن است کارایی تبدیل منابع را بهبود بخشد و معایب کشاورزی سنتی و انتشار کربن بالا را از بین ببرد.

تاثیر مخرب

در سال 2019، تولیدکننده غذاهای گیاهی Impossible Foods همبرگری را منتشر کرد که "خونریزی" می کند. Foods Impossible معتقد است که خون، به‌ویژه هِم حاوی آهن، طعم‌های گوشتی بیشتری ایجاد می‌کند و با افزودن لگهموگلوبین سویا به همبرگر گیاهی، عطر بیشتر می‌شود. این شرکت برای تزریق این مواد به جایگزین گوشت گاو، Impossible Burger، از سنتز DNA، کتابخانه‌های بخش ژنتیکی و یک حلقه بازخورد مثبت برای القای خودکار استفاده می‌کند. برگر غیرممکن برای تولید به 96 درصد زمین کمتر و 89 درصد کمتر گاز گلخانه ای نیاز دارد. این همبرگر تنها یکی از محصولات متعدد این شرکت در بیش از 30,000 رستوران و 15,000 فروشگاه مواد غذایی در سراسر جهان است.

در همین حال، مهندسان استارتاپ KnipBio، ماهی ها را از میکروبی که روی برگ ها یافت می شود تغذیه می کنند. آنها ژنوم آن را برای افزایش کاروتنوئیدهای مهم برای سلامت ماهی ویرایش می کنند و از تخمیر برای تحریک رشد آن استفاده می کنند. سپس میکروب ها برای مدت کوتاهی در معرض گرمای شدید قرار می گیرند، خشک می شوند و آسیاب می شوند. سایر پروژه‌های کشاورزی شامل سنتز ارگانیسم‌هایی است که مقادیر زیادی روغن نباتی و درختان آجیل تولید می‌کنند که می‌توانند با استفاده از آب بسیار کمتر از حد معمول در داخل خانه رشد کنند و در عین حال دو برابر آجیل تولید کنند.

و در سال 2022، شرکت بیوتکنولوژی Pivot Bio مستقر در ایالات متحده یک کود نیتروژن مصنوعی برای ذرت ساخت. این محصول مشکل استفاده از نیتروژن تولید شده صنعتی را که 1 تا 2 درصد انرژی جهانی را مصرف می کند، برطرف می کند. باکتری‌هایی که نیتروژن هوا را تثبیت می‌کنند می‌توانند به عنوان کود بیولوژیکی عمل کنند، اما برای محصولات غلات (ذرت، گندم، برنج) قابل دوام نیستند. به عنوان راه حل، Pivot Bio یک باکتری تثبیت کننده نیتروژن را که به شدت با ریشه های ذرت مرتبط است، اصلاح ژنتیکی کرد.

مفاهیم کاربرد زیست شناسی مصنوعی در تولید مواد غذایی

پیامدهای گسترده تر استفاده از زیست شناسی مصنوعی در تولید مواد غذایی ممکن است شامل موارد زیر باشد: 

• تغییر کشاورزی صنعتی از دام به پروتئین و مواد مغذی آزمایشگاهی
• مصرف کنندگان و سرمایه گذاران اخلاقی تر که خواستار انتقال به کشاورزی پایدار و تولید مواد غذایی هستند.
• دولت ها با ارائه یارانه ها، تجهیزات و منابع، کشاورزان را تشویق می کنند تا پایدارتر شوند. 
• تنظیم کننده ها دفاتر بازرسی جدید ایجاد کرده و افسران متخصص در نظارت بر تأسیسات تولید مواد غذایی مصنوعی را استخدام می کنند.
• تولیدکنندگان مواد غذایی به شدت روی جایگزین های آزمایشگاهی برای کود، گوشت، محصولات لبنی و شکر سرمایه گذاری می کنند.
• محققان به طور مداوم در حال کشف مواد مغذی غذایی جدید و عواملی هستند که در نهایت ممکن است جایگزین کشاورزی و شیلات سنتی شود.
• قرار گرفتن در معرض غذاها و دسته‌های غذایی جدید که از طریق تکنیک‌های تولید مصنوعی امکان‌پذیر شده است، آینده تولید می‌کند که منجر به انفجار دستور العمل‌های جدید، رستوران‌های خاص می‌شود.

سوالاتی که باید در نظر گرفته شود

• خطرات احتمالی زیست شناسی مصنوعی چیست؟
• به نظر شما چگونه زیست شناسی مصنوعی ممکن است نحوه مصرف غذا را تغییر دهد؟