Biologia syntetyczna i żywność: usprawnianie produkcji żywności w elementach budulcowych

• Autor:
• nazwisko autora

  Foresight Quantumrun
• 20 grudnia 2022 r.

Podsumowanie spostrzeżeń

Biologia syntetyczna, łącząca biologię i inżynierię, staje się kluczowym rozwiązaniem pozwalającym zaspokoić rosnące globalne zapotrzebowanie na żywność wynikające ze wzrostu populacji i wyzwań środowiskowych. Ta dziedzina nie tylko poprawia bezpieczeństwo żywności i odżywianie, ale ma także na celu przekształcenie tradycyjnych praktyk rolniczych poprzez wprowadzenie białek i składników odżywczych wytworzonych w laboratorium. Dzięki potencjałowi przekształcenia przemysłu spożywczego biologia syntetyczna może prowadzić do bardziej zrównoważonych metod rolnictwa, nowych potrzeb regulacyjnych oraz zmiany preferencji konsumentów i tradycji kulinarnych.

Biologia syntetyczna i kontekst żywności

Naukowcy opracowują syntetyczne lub wytworzone w laboratorium produkty jadalne, aby ulepszyć i rozszerzyć łańcuch pokarmowy. Jednak według badań opublikowanych w czasopiśmie „ Natura czasopismo, jest wysoce prawdopodobne, że do 2030 r. w jakiś sposób skonsumujesz lub użyjesz biologii syntetycznej.

Według Successful Farming, światowa populacja ma wzrosnąć o 2 miliardy do 2050 roku, zwiększając globalne zapotrzebowanie na produkcję żywności o prawie 40 procent. Im więcej ludzi do wykarmienia, tym większe zapotrzebowanie na białko. Jednak kurczenie się lądów, wzrost emisji dwutlenku węgla i poziomu mórz oraz erozja sprawiają, że produkcja żywności nie nadąża za prognozowanym popytem. To wyzwanie można potencjalnie rozwiązać, stosując biologię syntetyczną lub laboratoryjną, wzmacniając i rozszerzając łańcuch pokarmowy.

Biologia syntetyczna łączy badania biologiczne i koncepcje inżynieryjne. Ta dyscyplina czerpie z informacji, nauk przyrodniczych i nauk społecznych w celu kontrolowania funkcji komórkowych poprzez okablowanie i zrozumienie, w jaki sposób projektowane są różne systemy biologiczne. Połączenie nauki o żywności i biologii syntetycznej jest nie tylko postrzegane jako skuteczna metoda rozwiązywania bieżących wyzwań związanych z bezpieczeństwem żywności i odżywianiem, ale ta wschodząca dyscyplina naukowa może okazać się kluczowa w ulepszaniu obecnych niezrównoważonych technologii i praktyk żywnościowych.

Biologia syntetyczna pozwoli na produkcję żywności przy użyciu fabryk sklonowanych komórek, różnorodnych mikroorganizmów lub bezkomórkowych platform biosyntezy. Technologia ta może poprawić efektywność przetwarzania zasobów i wyeliminować wady tradycyjnego rolnictwa oraz wysoką emisję dwutlenku węgla.

Zakłócający wpływ

W 2019 roku producent żywności roślinnej Impossible Foods wypuścił burgera, który „krwawi”. Impossible Foods wierzy, że krew, a konkretnie hem zawierający żelazo, tworzy bardziej mięsiste smaki, a aromaty są wzmacniane, gdy do burgera roślinnego dodaje się leghemoglobinę sojową. Aby wprowadzić te substancje do zamiennika kotleta wołowego, Impossible Burger, firma wykorzystuje syntezę DNA, biblioteki części genetycznych i pętlę pozytywnego sprzężenia zwrotnego do autoindukcji. Impossible Burger wymaga 96 procent mniej ziemi i 89 procent mniej gazów cieplarnianych do wyprodukowania. Ten burger to tylko jeden z wielu produktów firmy w ponad 30,000 15,000 restauracji i XNUMX XNUMX sklepów spożywczych na całym świecie.

Tymczasem inżynierowie startupu KnipBio żywią się rybami z drobnoustroju znalezionego na liściach. Edytują jego genom, aby zwiększyć ilość karotenoidów ważnych dla zdrowia ryb i wykorzystują fermentację do stymulowania ich wzrostu. Drobnoustroje są następnie wystawiane na działanie ekstremalnego ciepła przez krótki czas, suszone i mielone. Inne projekty rolnicze obejmują syntezę organizmów wytwarzających duże ilości oleju roślinnego i drzew orzechowych, które można uprawiać w pomieszczeniach, zużywając znacznie mniej wody niż zwykle, a jednocześnie produkując dwa razy więcej orzechów.

A w 2022 roku amerykańska firma biotechnologiczna Pivot Bio wyprodukowała syntetyczny nawóz azotowy do kukurydzy. Ten produkt rozwiązuje problem wykorzystania przemysłowo produkowanego azotu, który zużywa 1-2 procent światowej energii. Bakterie, które wiążą azot z powietrza, mogą działać jako nawóz biologiczny, ale nie są zdolne do uprawy zbóż (kukurydza, pszenica, ryż). Jako rozwiązanie, Pivot Bio zmodyfikował genetycznie bakterie wiążące azot, które silnie wiążą się z korzeniami kukurydzy.

Implikacje zastosowania biologii syntetycznej do produkcji żywności

Szersze implikacje zastosowania biologii syntetycznej w produkcji żywności mogą obejmować: 

• Rolnictwo przemysłowe przechodzi od hodowli zwierząt do białek i składników odżywczych wytwarzanych w laboratorium.
• Bardziej etyczni konsumenci i inwestorzy wzywający do przejścia na zrównoważone rolnictwo i produkcję żywności.
• Rządy zachęcające rolników do bardziej zrównoważonego rozwoju poprzez oferowanie dotacji, sprzętu i zasobów. 
• Organy regulacyjne tworzące nowe urzędy kontroli i zatrudniające funkcjonariuszy specjalizujących się w nadzorze zakładów produkcji żywności syntetycznej.
• Producenci żywności intensywnie inwestują w laboratoryjne substytuty nawozów, mięsa, produktów mlecznych i cukru.
• Naukowcy nieustannie odkrywają nowe składniki odżywcze żywności i czynniki kształtujące, które mogą ostatecznie zastąpić tradycyjne rolnictwo i rybołówstwo.
• Przyszłość generuje kontakt z nową żywnością i kategoriami żywności, możliwy dzięki syntetycznym technikom produkcji, co prowadzi do eksplozji nowych przepisów, niszowych restauracji.

Pytania do rozważenia

• Jakie są możliwe zagrożenia związane z biologią syntetyczną?
• Jak jeszcze twoim zdaniem biologia syntetyczna może zmienić sposób, w jaki ludzie konsumują żywność?