Sintetična biologija in hrana: izboljšanje proizvodnje hrane na gradnikih

KREDIT ZA SLIKO:
Image kredit
iStock

Sintetična biologija in hrana: izboljšanje proizvodnje hrane na gradnikih

Sintetična biologija in hrana: izboljšanje proizvodnje hrane na gradnikih

Besedilo podnaslova
Znanstveniki uporabljajo sintetično biologijo za proizvodnjo bolj kakovostne in trajnostne hrane.
    • Avtor:
    • ime avtorja
      Quantumrun Foresight
    • December 20, 2022

    Povzetek vpogleda

    Sintetična biologija, ki združuje biologijo in tehniko, se pojavlja kot ključna rešitev za zadovoljitev naraščajočega svetovnega povpraševanja po hrani zaradi rasti prebivalstva in okoljskih izzivov. To področje ne izboljšuje le varnosti hrane in prehrane, temveč si prizadeva tudi za preoblikovanje tradicionalnih kmetijskih praks z uvedbo laboratorijsko izdelanih beljakovin in hranil. S svojim potencialom za preoblikovanje živilske industrije bi lahko sintetična biologija vodila do bolj trajnostnih načinov kmetovanja, novih regulativnih potreb ter premikov v preferencah potrošnikov in jedilnih tradicij.

    Sintetična biologija in živilski kontekst

    Raziskovalci razvijajo sintetične ali laboratorijsko izdelane užitne izdelke za izboljšanje in razširitev prehranjevalne verige. Vendar pa glede na študijo, objavljeno v Narava reviji, je zelo verjetno, da boste do leta 2030 na nek način uživali ali uporabljali sintetično biologijo.

    Glede na Successful Farming naj bi se svetovno prebivalstvo do leta 2 povečalo za 2050 milijardi, kar bo povečalo svetovno povpraševanje po proizvodnji hrane za skoraj 40 odstotkov. Z več ljudi, ki jih je treba nahraniti, bo večja potreba po beljakovinah. Vendar krčenje kopenske mase, naraščajoče emisije ogljika in morske gladine ter erozija preprečujejo, da bi proizvodnja hrane sledila napovedanemu povpraševanju. Ta izziv je potencialno mogoče rešiti z uporabo sintetične ali laboratorijsko izdelane biologije, ki izboljša in razširi prehranjevalno verigo.

    Sintetična biologija združuje biološke raziskave in inženirske koncepte. Ta disciplina črpa iz informacij, življenja in družbenih ved za nadzor celičnih funkcij prek ožičenja vezja in razumevanja, kako so zasnovani različni biološki sistemi. Ne samo, da kombinacija živilske znanosti in sintetične biologije velja za učinkovito metodo za reševanje trenutnih izzivov glede varnosti hrane in prehrane, ampak se lahko ta nastajajoča znanstvena disciplina izkaže za ključnega pomena pri izboljšanju trenutnih netrajnostnih prehrambenih tehnologij in praks.

    Sintetična biologija bo omogočila proizvodnjo hrane z uporabo tovarn kloniranih celic, različnih mikroorganizmov ali platform za biosintezo brez celic. Ta tehnologija lahko izboljša učinkovitost pretvorbe virov in odpravi pomanjkljivosti tradicionalnega kmetijstva in visoke emisije ogljika.

    Moteč vpliv

    Leta 2019 je proizvajalec rastlinske hrane Impossible Foods izdal burger, ki "krvavi". Impossible Foods verjame, da kri, zlasti hem, ki vsebuje železo, ustvari bolj mesne okuse in da se arome okrepijo, ko rastlinskemu burgerju dodamo sojin leghemoglobin. Za vlivanje teh snovi v njihov nadomestek za govejo polpet, Impossible Burger, podjetje uporablja sintezo DNK, knjižnice genetskih delov in pozitivno povratno zanko za avtoindukcijo. Za proizvodnjo Impossible Burgerja potrebujemo 96 odstotkov manj zemlje in 89 odstotkov manj toplogrednih plinov. Ta burger je le eden od številnih izdelkov podjetja v več kot 30,000 restavracijah in 15,000 trgovinah z živili po vsem svetu.

    Medtem startup KnipBio načrtuje krmo rib iz mikroba, ki ga najdemo na listih. Urejajo njegov genom, da povečajo število karotenoidov, pomembnih za zdravje rib, in uporabljajo fermentacijo, da spodbudijo njegovo rast. Mikrobe nato za kratek čas izpostavimo ekstremni vročini, jih posušimo in zmeljemo. Drugi kmetijski projekti vključujejo sintezo organizmov, ki proizvajajo velike količine rastlinskega olja in oreščkov, ki jih je mogoče gojiti v zaprtih prostorih z veliko manj vode, kot je običajno potrebno, hkrati pa proizvedejo dvakrat več oreščkov.

    In leta 2022 je ameriško biotehnološko podjetje Pivot Bio izdelalo sintetično dušikovo gnojilo za koruzo. Ta izdelek obravnava problem uporabe industrijsko proizvedenega dušika, ki porabi 1-2 odstotka svetovne energije. Bakterije, ki vežejo dušik iz zraka, lahko delujejo kot biološko gnojilo, vendar niso sposobne preživetja z žitnimi posevki (koruza, pšenica, riž). Kot rešitev je Pivot Bio gensko spremenil bakterijo, ki veže dušik, ki se močno povezuje s koreninami koruze.

    Posledice uporabe sintezne biologije v proizvodnji hrane

    Širše posledice uporabe sintetične biologije za proizvodnjo hrane lahko vključujejo: 

    • Industrijsko kmetovanje se preusmerja z živinoreje na laboratorijsko proizvedene beljakovine in hranila.
    • Bolj etični potrošniki in vlagatelji pozivajo k prehodu na trajnostno kmetovanje in proizvodnjo hrane.
    • Vlade spodbujajo kmetovalce, da postanejo bolj trajnostni, s ponujanjem subvencij, opreme in virov. 
    • Regulatorji ustanavljajo nove inšpekcijske urade in najemajo uradnike, specializirane za nadzor nad obrati za proizvodnjo sintetične hrane.
    • Proizvajalci hrane veliko vlagajo v laboratorijsko izdelane nadomestke za gnojila, meso, mlečne izdelke in sladkor.
    • Raziskovalci nenehno odkrivajo nova hranila in oblikovne faktorje v hrani, ki lahko sčasoma nadomestijo tradicionalno kmetijstvo in ribištvo.
    • Prihodnost ustvarja, da je izpostavljena novim živilom in kategorijam živil, ki jih omogočajo sintetične proizvodne tehnike, kar vodi do eksplozije novih receptov in nišnih restavracij.

    Vprašanja, ki jih je treba upoštevati

    • Kakšna so možna tveganja sintetične biologije?
    • Kako drugače mislite, da lahko sintetična biologija spremeni način, kako ljudje uživajo hrano?

    Insight reference

    Za ta vpogled so bile navedene naslednje priljubljene in institucionalne povezave: