Biologi dan makanan sintetik: Meningkatkan pengeluaran makanan di blok bangunan

• Pengarang
• Nama pengarang

  Quantumrun Foresight
• Disember 20, 2022

Ringkasan cerapan

Biologi sintetik, biologi gabungan dan kejuruteraan, muncul sebagai penyelesaian utama untuk memenuhi permintaan makanan global yang semakin meningkat disebabkan oleh pertumbuhan penduduk dan cabaran alam sekitar. Bidang ini bukan sahaja meningkatkan keselamatan makanan dan pemakanan tetapi juga bertujuan untuk mengubah amalan pertanian tradisional dengan memperkenalkan protein dan nutrien buatan makmal. Dengan potensinya untuk membentuk semula industri makanan, biologi sintetik boleh membawa kepada kaedah pertanian yang lebih mampan, keperluan pengawalseliaan baharu dan peralihan dalam pilihan pengguna dan tradisi makan.

Biologi sintetik dan konteks makanan

Penyelidik sedang membangunkan produk yang boleh dimakan sintetik atau buatan makmal untuk meningkatkan dan mengembangkan rantaian makanan. Bagaimanapun, menurut kajian yang diterbitkan dalam Alam jurnal, kemungkinan besar anda akan menggunakan atau menggunakan biologi sintetik dalam beberapa cara menjelang 2030.

Menurut Successful Farming, populasi dunia diunjurkan meningkat sebanyak 2 bilion menjelang 2050, meningkatkan permintaan global untuk pengeluaran makanan sebanyak hampir 40 peratus. Dengan lebih ramai orang untuk diberi makan, akan terdapat keperluan yang lebih besar untuk protein. Walau bagaimanapun, jisim daratan yang semakin mengecil, pelepasan karbon yang meningkat dan paras laut serta hakisan menghalang pengeluaran makanan daripada memenuhi permintaan yang diramalkan. Cabaran ini berpotensi diselesaikan dengan aplikasi biologi sintetik atau buatan makmal, meningkatkan dan mengembangkan rantai makanan.

Biologi sintetik menggabungkan penyelidikan biologi dan konsep kejuruteraan. Disiplin ini diambil daripada maklumat, kehidupan, dan sains sosial untuk mengawal fungsi selular melalui litar pendawaian dan memahami cara sistem biologi yang berbeza direka bentuk. Bukan sahaja gabungan sains makanan dan biologi sintetik dilihat sebagai kaedah yang berkesan untuk menyelesaikan cabaran semasa dengan keselamatan makanan dan pemakanan, tetapi disiplin saintifik yang muncul ini mungkin terbukti penting dalam meningkatkan teknologi dan amalan makanan yang tidak mampan semasa.

Biologi sintetik akan membolehkan pengeluaran makanan menggunakan kilang sel klon, pelbagai mikroorganisma, atau platform biosintesis tanpa sel. Teknologi ini boleh meningkatkan kecekapan penukaran sumber dan menghapuskan kelemahan pertanian tradisional dan pelepasan karbon yang tinggi.

Kesan yang mengganggu

Pada 2019, pengeluar makanan berasaskan tumbuhan Impossible Foods mengeluarkan burger yang "berdarah." Impossible Foods percaya bahawa darah, khususnya heme yang mengandungi zat besi, menghasilkan lebih banyak rasa daging, dan aroma dipertingkatkan apabila leghemoglobin soya ditambahkan pada burger berasaskan tumbuhan. Untuk memasukkan bahan ini ke dalam pengganti patty daging lembu mereka, Impossible Burger, firma itu menggunakan sintesis DNA, perpustakaan bahagian genetik dan gelung maklum balas positif untuk autoinduksi. The Impossible Burger memerlukan 96 peratus kurang tanah dan 89 peratus kurang gas rumah hijau untuk dihasilkan. Burger ini hanyalah salah satu daripada banyak produk syarikat di lebih 30,000 restoran dan 15,000 kedai runcit di seluruh dunia.

Sementara itu, jurutera KnipBio yang baru memulakan suapan ikan daripada mikrob yang terdapat pada daun. Mereka mengedit genomnya untuk meningkatkan karotenoid yang penting untuk kesihatan ikan dan menggunakan penapaian untuk merangsang pertumbuhannya. Mikrob kemudiannya terdedah kepada haba yang melampau untuk tempoh yang singkat, dikeringkan dan dikisar. Projek pertanian lain termasuk mensintesis organisma yang menghasilkan sejumlah besar minyak sayuran dan pokok kacang yang boleh ditanam di dalam rumah menggunakan lebih sedikit air daripada biasa yang diperlukan sambil menghasilkan dua kali lebih banyak kacang.

Dan pada tahun 2022, syarikat bioteknologi yang berpangkalan di AS, Pivot Bio membuat baja nitrogen sintetik untuk jagung. Produk ini menangani masalah penggunaan nitrogen yang dihasilkan secara industri yang menggunakan 1-2 peratus tenaga global. Bakteria yang membetulkan nitrogen dari udara boleh bertindak sebagai baja biologi, tetapi ia tidak berdaya maju dengan tanaman bijirin (jagung, gandum, beras). Sebagai penyelesaian, Pivot Bio telah mengubahsuai secara genetik bakteria pengikat nitrogen yang berkait kuat dengan akar jagung.

Implikasi mengaplikasikan biologi sintetik kepada pengeluaran makanan

Implikasi yang lebih luas daripada mengaplikasikan biologi sintetik terhadap pengeluaran makanan mungkin termasuk: 

• Perladangan industri beralih daripada ternakan kepada protein dan nutrien buatan makmal.
• Lebih ramai pengguna dan pelabur yang beretika menggesa peralihan kepada pertanian mampan dan pengeluaran makanan.
• Kerajaan memberi insentif kepada petani untuk menjadi lebih mampan dengan menawarkan subsidi, peralatan dan sumber. 
• Pengawal selia mewujudkan pejabat pemeriksaan baharu dan pengambilan pegawai khusus dalam pengawasan kemudahan pengeluaran makanan sintetik.
• Pengeluar makanan banyak melabur dalam pengganti buatan makmal untuk baja, daging, produk tenusu dan gula.
• Penyelidik terus menemui nutrien makanan baharu dan faktor bentuk yang akhirnya boleh menggantikan pertanian dan perikanan tradisional.
• Menjana masa depan terdedah kepada makanan baharu dan kategori makanan yang dimungkinkan melalui teknik penghasilan sintetik, yang membawa kepada letupan resipi baharu, restoran khusus.

Soalan yang perlu dipertimbangkan

• Apakah kemungkinan risiko biologi sintetik?
• Bagaimana lagi pada pendapat anda biologi sintetik boleh mengubah cara orang mengambil makanan?