Sintetička biologija i hrana: Poboljšanje proizvodnje hrane u gradivnim blokovima

• Autor:
• Ime autora

  Quantumrun Foresight
• Decembar 20, 2022

Sažetak uvida

Sintetička biologija, koja spaja biologiju i inženjering, pojavljuje se kao ključno rješenje za zadovoljavanje rastuće globalne potražnje za hranom zbog rasta populacije i ekoloških izazova. Ovo polje ne samo da poboljšava sigurnost hrane i ishranu, već takođe ima za cilj da transformiše tradicionalne poljoprivredne prakse uvođenjem laboratorijskih proteina i hranljivih materija. Sa svojim potencijalom da preoblikuje prehrambenu industriju, sintetička biologija mogla bi dovesti do održivijih poljoprivrednih metoda, novih regulatornih potreba i promjene u preferencijama potrošača i tradicijama gastronomije.

Sintetička biologija i kontekst hrane

Istraživači razvijaju sintetičke ili laboratorijski proizvedene jestive proizvode kako bi poboljšali i proširili lanac ishrane. Međutim, prema studiji objavljenoj u priroda časopisu, vrlo je vjerovatno da ćete konzumirati ili koristiti sintetičku biologiju na neki način do 2030.

Prema Successful Farmingu, predviđa se da će svjetska populacija porasti za 2 milijarde do 2050. godine, povećavajući globalnu potražnju za proizvodnjom hrane za skoro 40 posto. Sa više ljudi za hranjenje, biće veća potreba za proteinima. Međutim, smanjenje kopnene mase, povećanje emisija ugljika i nivoa mora, i erozija sprečavaju proizvodnju hrane da održi korak s predviđenom potražnjom. Ovaj izazov se potencijalno može riješiti primjenom sintetičke ili laboratorijske biologije, poboljšanjem i širenjem lanca ishrane.

Sintetička biologija kombinuje biološka istraživanja i inženjerske koncepte. Ova disciplina se zasniva na informacijama, životnim i društvenim naukama za kontrolu ćelijskih funkcija kroz ožičenje i razumijevanje kako su dizajnirani različiti biološki sistemi. Ne samo da se kombinacija nauke o hrani i sintetičke biologije smatra efikasnom metodom za rješavanje trenutnih izazova sa sigurnošću hrane i ishranom, već se ova nova naučna disciplina može 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 ćelija. Ova tehnologija može poboljšati efikasnost konverzije resursa i eliminirati nedostatke tradicionalne poljoprivrede i visoke emisije ugljika.

Ometajući uticaj

U 2019., proizvođač biljne hrane Impossible Foods objavio je hamburger koji "krvari". Impossible Foods vjeruje da krv, posebno hem koji sadrži željezo, stvara više mesnih okusa, a arome se pojačavaju kada se leghemoglobin soje doda u biljne pljeskavice. Kako bi unijela ove tvari u zamjenu za goveđe pljeskavice, Impossible Burger, kompanija koristi sintezu DNK, biblioteke genetskih dijelova i pozitivnu povratnu petlju za autoindukciju. Nemogući burger zahtijeva 96 posto manje zemlje i 89 posto manje stakleničkih plinova za proizvodnju. Ovaj burger je samo jedan od mnogih proizvoda kompanije u preko 30,000 restorana i 15,000 trgovina širom svijeta.

U međuvremenu, startup KnipBio inženjeri se hrane ribom mikrobom koji se nalazi na lišću. Oni uređuju njegov genom kako bi povećali karotenoide važne za zdravlje ribe i koriste fermentaciju kako bi stimulirali njen rast. Mikrobi se zatim izlažu ekstremnoj toploti na kratak period, suše i melju. Ostali poljoprivredni projekti uključuju sintetiziranje organizama koji proizvode velike količine biljnog ulja i orašastih plodova koji se mogu uzgajati u zatvorenom prostoru koristeći mnogo manje vode nego što je obično potrebno uz proizvodnju dvostruko više orašastih plodova.

A 2022. godine, američka biotehnološka kompanija Pivot Bio napravila je sintetičko azotno đubrivo za kukuruz. Ovaj proizvod rješava problem korištenja industrijski proizvedenog dušika koji troši 1-2 posto svjetske energije. Bakterije koje fiksiraju dušik iz zraka mogu djelovati kao biološko đubrivo, ali nisu održive sa žitaricama (kukuruz, pšenica, pirinač). Kao rješenje, Pivot Bio je genetski modificirao bakteriju koja fiksira dušik i koja se snažno povezuje s korijenjem kukuruza.

Implikacije primjene sintetičke biologije u proizvodnji hrane

Šire implikacije primjene sintetičke biologije na proizvodnju hrane mogu uključivati: 

• Industrijska poljoprivreda prelazi sa stočarstva na laboratorijske proteine ​​i hranljive materije.
• Etičniji potrošači i investitori koji pozivaju na prelazak na održivu poljoprivredu i proizvodnju hrane.
• Vlade podstiču poljoprivredne proizvođače da postanu održiviji nudeći subvencije, opremu i resurse. 
• Regulatori stvaraju nove inspekcijske urede i zapošljavaju službenike specijalizovane za nadzor nad pogonima za proizvodnju sintetičke hrane.
• Proizvođači hrane mnogo ulažu u laboratorijske zamjene za gnojivo, meso, mliječne proizvode i šećer.
• Istraživači neprestano otkrivaju nove hranjive sastojke i faktore oblika koji bi na kraju mogli zamijeniti tradicionalnu poljoprivredu i ribarstvo.
• Budućnost stvara izlaganje novim namirnicama i kategorijama hrane koje su omogućene sintetičkim proizvodnim tehnikama, što dovodi do eksplozije novih recepata, nišnih restorana.

Pitanja koja treba razmotriti

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