Sintētiskā bioloģija un pārtika: pārtikas ražošanas uzlabošana pamatelementos

• Autors:
• Autors nosaukums

  Quantumrun Foresight
• Decembris 20, 2022

Ieskata kopsavilkums

Sintētiskā bioloģija, kas apvieno bioloģiju un inženierzinātnes, kļūst par galveno risinājumu, lai apmierinātu pieaugošo globālo pārtikas pieprasījumu, ko izraisa iedzīvotāju skaita pieaugums un vides problēmas. Šī joma ne tikai uzlabo pārtikas nekaitīgumu un uzturu, bet arī cenšas pārveidot tradicionālo lauksaimniecības praksi, ieviešot laboratorijā ražotus proteīnus un uzturvielas. Ar savu potenciālu pārveidot pārtikas rūpniecību, sintētiskā bioloģija varētu radīt ilgtspējīgākas lauksaimniecības metodes, jaunas regulatīvās vajadzības un mainīt patērētāju vēlmes un ēdināšanas tradīcijas.

Sintētiskā bioloģija un pārtikas konteksts

Pētnieki izstrādā sintētiskus vai laboratorijā ražotus ēdamus produktus, lai uzlabotu un paplašinātu pārtikas ķēdi. Tomēr saskaņā ar pētījumu, kas publicēts daba žurnālā, ļoti iespējams, ka līdz 2030. gadam jūs kaut kādā veidā būsiet patērējis vai izmantojis sintētisko bioloģiju.

Saskaņā ar Succesful Farming datiem tiek prognozēts, ka pasaules iedzīvotāju skaits līdz 2. gadam pieaugs par 2050 miljardiem, palielinot globālo pieprasījumu pēc pārtikas ražošanas par gandrīz 40 procentiem. Ja barosies vairāk cilvēku, būs lielāka vajadzība pēc olbaltumvielām. Tomēr zemes masas samazināšanās, oglekļa emisiju un jūras līmeņa paaugstināšanās, kā arī erozija neļauj pārtikas ražošanai sekot līdzi prognozētajam pieprasījumam. Šo problēmu var atrisināt, izmantojot sintētisko vai laboratorijā ražotu bioloģiju, uzlabojot un paplašinot pārtikas ķēdi.

Sintētiskā bioloģija apvieno bioloģiskās izpētes un inženierijas koncepcijas. Šī disciplīna balstās uz informāciju, dzīvību un sociālajām zinātnēm, lai kontrolētu šūnu funkcijas, izmantojot elektroinstalācijas shēmas un izprotot, kā tiek veidotas dažādas bioloģiskās sistēmas. Pārtikas zinātnes un sintētiskās bioloģijas kombinācija tiek uzskatīta par efektīvu metodi, lai atrisinātu pašreizējās problēmas saistībā ar pārtikas nekaitīgumu un uzturu, bet šī jaunā zinātnes disciplīna var izrādīties ļoti svarīga, lai uzlabotu pašreizējās neilgtspējīgās pārtikas tehnoloģijas un praksi.

Sintētiskā bioloģija ļaus ražot pārtiku, izmantojot klonētu šūnu rūpnīcas, dažādus mikroorganismus vai bezšūnu biosintēzes platformas. Šī tehnoloģija var uzlabot resursu konversijas efektivitāti un novērst tradicionālās lauksaimniecības trūkumus un augstās oglekļa emisijas.

Traucējoša ietekme

2019. gadā augu izcelsmes pārtikas ražotājs Impossible Foods izlaida burgeru, kas "asiņo". Impossible Foods uzskata, ka asinis, jo īpaši dzelzi saturošais hēms, rada gaļīgākas garšas, un aromāti tiek pastiprināti, pievienojot sojas leghemoglobīnu augu izcelsmes burgerim. Lai šīs vielas ievadītu liellopa gaļas pīrādziņu aizstājējā Impossible Burger, uzņēmums izmanto DNS sintēzi, ģenētisko daļu bibliotēkas un pozitīvas atgriezeniskās saites cilpu autoindukcijai. Impossible Burger ražošanai nepieciešams par 96 procentiem mazāk zemes un 89 procentiem mazāk siltumnīcefekta gāzu. Šis burgers ir tikai viens no uzņēmuma daudzajiem produktiem vairāk nekā 30,000 15,000 restorānu un XNUMX XNUMX pārtikas preču veikalos visā pasaulē.

Tikmēr jaunuzņēmuma KnipBio inženieri baro zivis no lapām atrasta mikroba. Viņi rediģē tā genomu, lai palielinātu karotinoīdus, kas ir svarīgi zivju veselībai, un izmanto fermentāciju, lai stimulētu to augšanu. Pēc tam mikrobi uz īsu laiku tiek pakļauti lielam karstumam, žāvē un samaļ. Citi lauksaimniecības projekti ietver organismu sintezēšanu, kas ražo lielu daudzumu augu eļļas un riekstu kokus, kurus var audzēt telpās, izmantojot daudz mazāk ūdens, nekā parasti, vienlaikus ražojot divreiz vairāk riekstu.

Un 2022. gadā ASV bāzētais biotehnoloģiju uzņēmums Pivot Bio izgatavoja sintētisko slāpekļa mēslojumu kukurūzai. Šis produkts risina rūpnieciski ražota slāpekļa izmantošanas problēmu, kas patērē 1-2 procentus no globālās enerģijas. Baktērijas, kas piesaista slāpekli no gaisa, var darboties kā bioloģiskais mēslojums, taču tās nav dzīvotspējīgas ar labības kultūrām (kukurūzu, kviešiem, rīsiem). Kā risinājumu Pivot Bio ģenētiski modificēja slāpekli fiksējošas baktērijas, kas cieši saistās ar kukurūzas saknēm.

Sintētiskās bioloģijas izmantošanas ietekme uz pārtikas ražošanu

Plašāka sintētiskās bioloģijas izmantošana pārtikas ražošanā var ietvert: 

• Rūpnieciskā lauksaimniecība pāriet no lopkopības uz laboratorijā ražotām olbaltumvielām un barības vielām.
• Ētiskāki patērētāji un investori, kas aicina pāriet uz ilgtspējīgu lauksaimniecību un pārtikas ražošanu.
• Valdības stimulē lauksaimniekus kļūt ilgtspējīgākiem, piedāvājot subsīdijas, aprīkojumu un resursus. 
• Regulatori veido jaunus inspekcijas birojus un pieņem darbā darbiniekus, kas specializējas sintētiskās pārtikas ražošanas iekārtu uzraudzībā.
• Pārtikas ražotāji lielus ieguldījumus iegulda laboratorijā ražotos mēslojuma, gaļas, piena produktu un cukura aizstājēju ražošanā.
• Pētnieki nepārtraukti atklāj jaunas pārtikas barības vielas un veido faktorus, kas galu galā var aizstāt tradicionālo lauksaimniecību un zivsaimniecību.
• Nākotne rada saskarsmi ar jauniem pārtikas produktiem un pārtikas kategorijām, kas ir iespējamas, izmantojot sintētiskās ražošanas metodes, izraisot jaunu recepšu, nišas restorānu eksploziju.

Jautājumi, kas jāapsver

• Kādi ir iespējamie sintētiskās bioloģijas riski?
• Kā citādi, jūsuprāt, sintētiskā bioloģija var mainīt to, kā cilvēki patērē pārtiku?