सिंथेटिक जीव विज्ञान और भोजन: बिल्डिंग ब्लॉक्स में खाद्य उत्पादन बढ़ाना

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  क्वांटमरन दूरदर्शिता
• दिसम्बर 20/2022

अंतर्दृष्टि सारांश

सिंथेटिक जीव विज्ञान, जीव विज्ञान और इंजीनियरिंग का मिश्रण, जनसंख्या वृद्धि और पर्यावरणीय चुनौतियों के कारण बढ़ती वैश्विक खाद्य मांग को पूरा करने के लिए एक महत्वपूर्ण समाधान के रूप में उभर रहा है। यह क्षेत्र न केवल खाद्य सुरक्षा और पोषण को बढ़ा रहा है, बल्कि इसका उद्देश्य प्रयोगशाला-निर्मित प्रोटीन और पोषक तत्वों को पेश करके पारंपरिक कृषि पद्धतियों को बदलना भी है। खाद्य उद्योग को नया आकार देने की अपनी क्षमता के साथ, सिंथेटिक जीव विज्ञान अधिक टिकाऊ खेती के तरीकों, नई नियामक आवश्यकताओं और उपभोक्ता प्राथमिकताओं और भोजन परंपराओं में बदलाव को जन्म दे सकता है।

सिंथेटिक जीव विज्ञान और खाद्य संदर्भ

खाद्य श्रृंखला को बढ़ाने और विस्तारित करने के लिए शोधकर्ता सिंथेटिक या प्रयोगशाला-निर्मित खाद्य उत्पाद विकसित कर रहे हैं। हालाँकि, में प्रकाशित एक अध्ययन के अनुसार प्रकृति जर्नल, इसकी अत्यधिक संभावना है कि आप 2030 तक किसी न किसी रूप में सिंथेटिक जीव विज्ञान का उपभोग या उपयोग कर लेंगे।

सफल खेती के अनुसार, दुनिया की आबादी 2 तक 2050 अरब बढ़ने का अनुमान है, जिससे खाद्य उत्पादन की वैश्विक मांग में लगभग 40 प्रतिशत की वृद्धि होगी। अधिक लोगों को खिलाने के साथ, प्रोटीन की अधिक आवश्यकता होगी। हालांकि, सिकुड़ती भूमि द्रव्यमान, बढ़ते कार्बन उत्सर्जन और समुद्र के स्तर, और कटाव खाद्य उत्पादन को पूर्वानुमानित मांग को बनाए रखने से रोकते हैं। इस चुनौती को संभावित रूप से सिंथेटिक या लैब-निर्मित जीव विज्ञान के अनुप्रयोग, खाद्य श्रृंखला को बढ़ाने और विस्तारित करने से हल किया जा सकता है।

सिंथेटिक जीव विज्ञान जैविक अनुसंधान और इंजीनियरिंग अवधारणाओं को जोड़ता है। यह अनुशासन वायरिंग सर्किट्री के माध्यम से सेलुलर कार्यों को नियंत्रित करने और विभिन्न जैविक प्रणालियों को कैसे डिजाइन किया जाता है, यह समझने के लिए सूचना, जीवन और सामाजिक विज्ञान से आकर्षित होता है। खाद्य सुरक्षा और पोषण के साथ वर्तमान चुनौतियों को हल करने के लिए न केवल खाद्य विज्ञान और सिंथेटिक जीव विज्ञान के संयोजन को एक प्रभावी विधि के रूप में देखा जाता है, बल्कि यह उभरता हुआ वैज्ञानिक अनुशासन वर्तमान अस्थिर खाद्य प्रौद्योगिकियों और प्रथाओं में सुधार करने में महत्वपूर्ण साबित हो सकता है।

सिंथेटिक जीव विज्ञान क्लोन किए गए सेल कारखानों, विविध सूक्ष्मजीवों, या सेल-मुक्त जैवसंश्लेषण प्लेटफार्मों का उपयोग करके खाद्य उत्पादन की अनुमति देगा। यह तकनीक संसाधन रूपांतरण दक्षता में सुधार कर सकती है और पारंपरिक कृषि की कमियों और उच्च कार्बन उत्सर्जन को समाप्त कर सकती है।

विघटनकारी प्रभाव

2019 में, प्लांट-आधारित खाद्य निर्माता इम्पॉसिबल फूड्स ने एक बर्गर जारी किया जो "खून बहता है।" इम्पॉसिबल फूड्स का मानना ​​है कि रक्त, विशेष रूप से आयरन युक्त हीम, अधिक भावपूर्ण स्वाद बनाता है, और जब सोया लेगहीमोग्लोबिन को पौधे-आधारित बर्गर में जोड़ा जाता है तो सुगंध बढ़ जाती है। इन पदार्थों को उनके गोमांस पैटी प्रतिस्थापन, असंभव बर्गर में डालने के लिए, फर्म डीएनए संश्लेषण, अनुवांशिक भाग पुस्तकालयों और ऑटोइंडक्शन के लिए सकारात्मक प्रतिक्रिया पाश का उपयोग करती है। इम्पॉसिबल बर्गर के उत्पादन के लिए 96 प्रतिशत कम भूमि और 89 प्रतिशत कम ग्रीनहाउस गैस की आवश्यकता होती है। यह बर्गर दुनिया भर में 30,000 से अधिक रेस्तरां और 15,000 किराने की दुकानों में कंपनी के कई उत्पादों में से एक है।

इस बीच, स्टार्टअप KnipBio के इंजीनियर पत्तियों पर पाए जाने वाले एक सूक्ष्म जीव से मछली खाते हैं। वे मछली के स्वास्थ्य के लिए महत्वपूर्ण कैरोटीनॉयड बढ़ाने के लिए इसके जीनोम को संपादित करते हैं और इसके विकास को प्रोत्साहित करने के लिए किण्वन का उपयोग करते हैं। रोगाणुओं को फिर एक संक्षिप्त अवधि के लिए अत्यधिक गर्मी के संपर्क में लाया जाता है, सुखाया जाता है और मिल्ड किया जाता है। अन्य कृषि परियोजनाओं में जीवों को संश्लेषित करना शामिल है जो बड़ी मात्रा में वनस्पति तेल और अखरोट के पेड़ों का उत्पादन करते हैं जिन्हें आम तौर पर बहुत कम पानी का उपयोग करके घर के अंदर उगाया जा सकता है जबकि दो गुना अधिक नट का उत्पादन होता है।

और 2022 में अमेरिका स्थित बायोटेक कंपनी पिवोट बायो ने मकई के लिए सिंथेटिक नाइट्रोजन उर्वरक बनाया। यह उत्पाद औद्योगिक रूप से उत्पादित नाइट्रोजन के उपयोग की समस्या का समाधान करता है जो वैश्विक ऊर्जा का 1-2 प्रतिशत खपत करता है। हवा से नाइट्रोजन को ठीक करने वाले जीवाणु जैविक उर्वरक के रूप में कार्य कर सकते हैं, लेकिन वे अनाज की फसलों (मक्का, गेहूं, चावल) के साथ व्यवहार्य नहीं हैं। एक समाधान के रूप में, Pivot Bio ने आनुवंशिक रूप से एक नाइट्रोजन-फिक्सिंग बैक्टीरिया को संशोधित किया जो मकई की जड़ों के साथ दृढ़ता से जुड़ा हुआ है।

खाद्य उत्पादन में सिंथेटिक जीव विज्ञान को लागू करने के निहितार्थ

खाद्य उत्पादन की दिशा में सिंथेटिक जीव विज्ञान को लागू करने के व्यापक प्रभाव में शामिल हो सकते हैं: 

• औद्योगिक खेती पशुधन से प्रयोगशाला निर्मित प्रोटीन और पोषक तत्वों में स्थानांतरित हो रही है।
• अधिक नैतिक उपभोक्ता और निवेशक टिकाऊ खेती और खाद्य उत्पादन के लिए संक्रमण का आह्वान कर रहे हैं।
• सब्सिडी, उपकरण और संसाधनों की पेशकश करके सरकारें कृषिविदों को अधिक टिकाऊ बनने के लिए प्रोत्साहित कर रही हैं। 
• रेगुलेटर नए निरीक्षण कार्यालय बना रहे हैं और सिंथेटिक खाद्य उत्पादन सुविधाओं के निरीक्षण में विशेषज्ञता वाले अधिकारियों को नियुक्त कर रहे हैं।
• खाद्य निर्माता उर्वरक, मांस, डेयरी उत्पादों और चीनी के लिए प्रयोगशाला में बने विकल्पों में भारी निवेश कर रहे हैं।
• शोधकर्ता लगातार नए खाद्य पोषक तत्वों की खोज कर रहे हैं और ऐसे कारकों का निर्माण कर रहे हैं जो अंततः पारंपरिक कृषि और मत्स्य पालन को बदल सकते हैं।
• सिंथेटिक उत्पादन तकनीकों के माध्यम से संभव हुए नए खाद्य पदार्थों और खाद्य श्रेणियों के संपर्क में आने से भविष्य के उत्पाद नए व्यंजनों, विशिष्ट रेस्तरांओं के विस्फोट की ओर बढ़ रहे हैं।

विचार करने के लिए प्रश्न

• सिंथेटिक जीव विज्ञान के संभावित जोखिम क्या हैं?
• आपको और कैसे लगता है कि सिंथेटिक जीव विज्ञान बदल सकता है कि लोग भोजन का उपभोग कैसे करते हैं?