Sintetička biologija i hrana: Poboljšanje proizvodnje hrane na gradivnim blokovima

• Autor:
• ime autora

  Quantumrun Foresight
• Prosinac 20, 2022

Sažetak uvida

Sintetička biologija, koja spaja biologiju i inženjerstvo, pojavljuje se kao ključno rješenje za zadovoljenje sve veće globalne potražnje za hranom zbog rasta populacije i ekoloških izazova. Ovo područje ne samo da poboljšava sigurnost hrane i prehranu, već također ima za cilj transformirati tradicionalne poljoprivredne prakse uvođenjem laboratorijski proizvedenih proteina i hranjivih tvari. Sa svojim potencijalom da preoblikuje prehrambenu industriju, sintetička biologija mogla bi dovesti do održivijih metoda uzgoja, novih regulatornih potreba i promjena u preferencijama potrošača i tradicijama objedovanja.

Sintetička biologija i kontekst hrane

Istraživači razvijaju sintetičke ili laboratorijski proizvedene jestive proizvode kako bi unaprijedili i proširili prehrambeni lanac. Međutim, prema studiji objavljenoj u Priroda časopisu, velika je vjerojatnost da ćete do 2030. na neki način konzumirati ili koristiti sintetičku biologiju.

Prema Successful Farmingu, predviđa se da će svjetska populacija porasti za 2 milijarde do 2050. godine, povećavajući globalnu potražnju za proizvodnjom hrane za gotovo 40 posto. S više ljudi koje treba hraniti, bit će veća potreba za proteinima. Međutim, smanjenje kopnene mase, rastuće emisije ugljika i razine mora te erozija sprječavaju proizvodnju hrane da drži korak s predviđenom potražnjom. Ovaj se izazov potencijalno može riješiti primjenom sintetičke ili laboratorijski proizvedene biologije, poboljšavajući i šireći prehrambeni lanac.

Sintetička biologija kombinira biološka istraživanja i inženjerske koncepte. Ova se disciplina oslanja na informacije, život i društvene znanosti kako bi kontrolirala stanične funkcije putem povezivanja strujnih krugova i razumijevanja načina na koji su dizajnirani različiti biološki sustavi. Ne samo da se kombinacija znanosti o hrani i sintetičke biologije smatra učinkovitom metodom za rješavanje trenutnih izazova sa sigurnošću hrane i prehranom, već bi se ova znanstvena disciplina u nastajanju mogla pokazati vitalnom u poboljšanju trenutnih neodrživih prehrambenih tehnologija i praksi.

Sintetička biologija omogućit će proizvodnju hrane korištenjem tvornica kloniranih stanica, različitih mikroorganizama ili platformi za biosintezu bez stanica. Ova tehnologija može poboljšati učinkovitost pretvorbe resursa i eliminirati nedostatke tradicionalne poljoprivrede i visoke emisije ugljika.

Razarajući učinak

Godine 2019. proizvođač biljne hrane Impossible Foods izbacio je burger koji "krvari". Impossible Foods vjeruje da krv, posebno hem koji sadrži željezo, stvara više mesnih okusa, a arome su poboljšane kada se sojin leghemoglobin doda biljnom burgeru. Kako bi unijeli ove tvari u svoju zamjenu za goveđu pljeskavicu, Impossible Burger, tvrtka koristi sintezu DNK, biblioteke genetskih dijelova i petlju pozitivne povratne sprege za autoindukciju. Impossible Burger zahtijeva 96 posto manje zemlje i 89 posto manje stakleničkih plinova za proizvodnju. Ovaj burger samo je jedan od brojnih proizvoda tvrtke u više od 30,000 restorana i 15,000 trgovina mješovitom robom diljem svijeta.

U međuvremenu, startup KnipBio inženjeri hrane ribu mikrobom koji se nalazi na lišću. Oni uređuju njezin genom kako bi povećali karotenoide važne za zdravlje riba i koriste fermentaciju kako bi stimulirali njihov rast. Mikrobi se zatim nakratko izlažu ekstremnoj toplini, suše i melju. Ostali poljoprivredni projekti uključuju sintetiziranje organizama koji proizvode velike količine biljnog ulja i stabala orašastih plodova koji se mogu uzgajati u zatvorenom prostoru koristeći mnogo manje vode nego što je obično potrebno, a istovremeno proizvode dvostruko više orašastih plodova.

A 2022. američka biotehnološka tvrtka Pivot Bio napravila je sintetičko dušično gnojivo za kukuruz. Ovaj proizvod rješava problem korištenja industrijski proizvedenog dušika koji troši 1-2 posto globalne energije. Bakterije koje vežu dušik iz zraka mogu djelovati kao biološko gnojivo, ali nisu održive kod žitarica (kukuruz, pšenica, riža). Kao rješenje, Pivot Bio je genetski modificirao bakteriju koja veže dušik koja se snažno povezuje s korijenjem kukuruza.

Implikacije primjene sintetske biologije u proizvodnji hrane

Šire implikacije primjene sintetičke biologije na proizvodnju hrane mogu uključivati: 

• Industrijski uzgoj prelazi sa stočarstva na laboratorijski proizvedene proteine ​​i hranjive tvari.
• Etičniji potrošači i ulagači pozivaju na prijelaz na održivu poljoprivredu i proizvodnju hrane.
• Vlade potiču poljoprivrednike da postanu održiviji nudeći subvencije, opremu i resurse. 
• Regulatori stvaraju nove inspekcijske urede i zapošljavaju službenike specijalizirane za nadzor pogona za proizvodnju sintetičke hrane.
• Proizvođači hrane puno ulažu u laboratorijski proizvedene zamjene za gnojiva, meso, mliječne proizvode i šećer.
• Istraživači neprestano otkrivaju nove prehrambene hranjive tvari i faktore koji bi s vremenom mogli zamijeniti tradicionalnu poljoprivredu i ribarstvo.
• Budućnost stvara izloženost novoj hrani i prehrambenim kategorijama koje su omogućile sintetičke proizvodne tehnike, što dovodi do eksplozije novih recepata, nišnih restorana.

Pitanja za razmatranje

• Koji su mogući rizici sintetičke biologije?
• Što mislite kako bi inače sintetička biologija mogla promijeniti način na koji ljudi konzumiraju hranu?