სინთეზური ბიოლოგია და საკვები: საკვების წარმოების გაძლიერება სამშენებლო ბლოკებზე

• ავტორი:
• ავტორის სახელი

  Quantumrun Foresight
• დეკემბერი 20, 2022

Insight რეზიუმე

სინთეზური ბიოლოგია, ბიოლოგიისა და ინჟინერიის შერწყმა, ჩნდება, როგორც ძირითადი გადაწყვეტა საკვების მზარდი გლობალური მოთხოვნის დასაკმაყოფილებლად, მოსახლეობის ზრდისა და გარემოსდაცვითი გამოწვევების გამო. ეს სფერო არა მხოლოდ აძლიერებს სურსათის უვნებლობას და კვებას, არამედ მიზნად ისახავს ტრადიციული სასოფლო-სამეურნეო პრაქტიკის გარდაქმნას ლაბორატორიული ცილების და საკვები ნივთიერებების დანერგვით. კვების მრეწველობის შეცვლის პოტენციალით, სინთეზურ ბიოლოგიას შეუძლია გამოიწვიოს უფრო მდგრადი მეურნეობის მეთოდები, ახალი მარეგულირებელი საჭიროებები და მომხმარებელთა პრეფერენციებისა და კვების ტრადიციების შეცვლა.

სინთეზური ბიოლოგია და კვების კონტექსტი

მკვლევარები ავითარებენ სინთეზურ ან ლაბორატორიულ საკვებ პროდუქტებს კვებითი ჯაჭვის გასაძლიერებლად და გაფართოების მიზნით. თუმცა, კვლევაში გამოქვეყნებული ბუნება ჟურნალში, დიდი ალბათობაა, რომ 2030 წლისთვის მოიხმარეთ ან გამოიყენებდით სინთეზურ ბიოლოგიას.

Successful Farming-ის მიხედვით, 2 წლისთვის მსოფლიოს მოსახლეობა 2050 მილიარდით გაიზრდება, რაც გლობალურ მოთხოვნას სურსათის წარმოებაზე თითქმის 40 პროცენტით გაზრდის. რაც უფრო მეტი ადამიანი იკვებება, პროტეინის უფრო დიდი მოთხოვნილება იქნება. თუმცა, მიწის მასების შემცირება, ნახშირბადის გამონაბოლქვისა და ზღვის დონის მატება და ეროზია ხელს უშლის საკვების წარმოებას პროგნოზირებულ მოთხოვნილებას. ამ გამოწვევის პოტენციურად გადაჭრა შესაძლებელია სინთეზური ან ლაბორატორიული ბიოლოგიის გამოყენებით, კვებითი ჯაჭვის გაძლიერებითა და გაფართოებით.

სინთეზური ბიოლოგია აერთიანებს ბიოლოგიურ კვლევასა და საინჟინრო ცნებებს. ეს დისციპლინა ეფუძნება ინფორმაციას, ცხოვრებას და სოციალურ მეცნიერებებს, რათა გააკონტროლოს ფიჭური ფუნქციები გაყვანილობის სქემების მეშვეობით და იმის გაგება, თუ როგორ არის შექმნილი სხვადასხვა ბიოლოგიური სისტემები. არა მხოლოდ სურსათის მეცნიერებისა და სინთეზური ბიოლოგიის ერთობლიობა განიხილება, როგორც ეფექტური მეთოდი სურსათის უვნებლობისა და კვების აქტუალური გამოწვევების გადასაჭრელად, არამედ ეს განვითარებადი სამეცნიერო დისციპლინა შეიძლება სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვანი აღმოჩნდეს არსებული არამდგრადი კვების ტექნოლოგიებისა და პრაქტიკის გასაუმჯობესებლად.

სინთეზური ბიოლოგია საშუალებას მისცემს საკვების წარმოებას კლონირებული უჯრედების ქარხნების, მრავალფეროვანი მიკროორგანიზმების ან უჯრედებისგან თავისუფალი ბიოსინთეზის პლატფორმების გამოყენებით. ამ ტექნოლოგიამ შეიძლება გააუმჯობესოს რესურსების კონვერტაციის ეფექტურობა და აღმოფხვრას ტრადიციული სოფლის მეურნეობის ნაკლოვანებები და მაღალი ნახშირბადის გამონაბოლქვი.

დამრღვევი გავლენა

2019 წელს მცენარეული საკვების მწარმოებელმა Impossible Foods-მა გამოუშვა ბურგერი, რომელიც „სისხლს სდის“. Impossible Foods თვლის, რომ სისხლი, კონკრეტულად რკინის შემცველი ჰემი, ქმნის უფრო ხორცის არომატს და არომატი ძლიერდება, როდესაც სოიოს ლეგემოგლობინს ემატება მცენარეულ ბურგერს. ამ ნივთიერებების საქონლის ხორცის შემცვლელში, Impossible Burger-ში ჩასართავად, ფირმა იყენებს დნმ-ის სინთეზს, გენეტიკური ნაწილების ბიბლიოთეკებს და პოზიტიური უკუკავშირის ციკლს ავტოინდუქციისთვის. Impossible Burger-ის წარმოებისთვის საჭიროა 96 პროცენტით ნაკლები მიწა და 89 პროცენტით ნაკლები სათბურის გაზი. ეს ბურგერი კომპანიის მრავალი პროდუქტიდან მხოლოდ ერთ-ერთია მსოფლიოს 30,000-ზე მეტ რესტორანში და 15,000 სასურსათო მაღაზიაში.

იმავდროულად, სტარტაპ KnipBio-ს ინჟინერი თევზი იკვებება ფოთლებზე ნაპოვნი მიკრობიდან. ისინი ასწორებენ მის გენომს, რათა გაზარდონ თევზის ჯანმრთელობისთვის მნიშვნელოვანი კაროტინოიდები და იყენებენ დუღილს მისი ზრდის სტიმულირებისთვის. შემდეგ მიკრობები ხანმოკლე პერიოდის განმავლობაში ექვემდებარება ექსტრემალურ სიცხეს, აშრობენ და დაფქვავენ. სხვა სასოფლო-სამეურნეო პროექტები მოიცავს ორგანიზმების სინთეზირებას, რომლებიც აწარმოებენ დიდი რაოდენობით მცენარეულ ზეთს და თხილის ხეებს, რომლებიც შეიძლება გაიზარდოს შენობაში გაცილებით ნაკლები წყლის გამოყენებით, ვიდრე ჩვეულებრივ საჭიროა, ხოლო ორჯერ მეტი თხილის წარმოება.

და 2022 წელს, აშშ-ში დაფუძნებულმა ბიოტექნოლოგიურმა კომპანიამ Pivot Bio-მ შექმნა სინთეზური აზოტის სასუქი სიმინდისთვის. ეს პროდუქტი ეხება ინდუსტრიულად წარმოებული აზოტის გამოყენების პრობლემას, რომელიც მოიხმარს გლობალური ენერგიის 1-2 პროცენტს. ბაქტერიები, რომლებიც ჰაერიდან აზოტს აფიქსირებენ, შეუძლიათ ბიოლოგიური სასუქის როლი შეასრულონ, მაგრამ ისინი არ არიან სიცოცხლისუნარიანი მარცვლოვან კულტურებთან (სიმინდი, ხორბალი, ბრინჯი). როგორც გამოსავალი, Pivot Bio-მ გენმოდიფიცირებულად მოახდინა აზოტის დამამყარებელი ბაქტერია, რომელიც ძლიერ ასოცირდება სიმინდის ფესვებთან.

სინთეზური ბიოლოგიის გამოყენების შედეგები საკვების წარმოებაში

საკვების წარმოებაში სინთეზური ბიოლოგიის გამოყენების უფრო ფართო შედეგები შეიძლება მოიცავდეს: 

• სამრეწველო მეურნეობა მეცხოველეობიდან ლაბორატორიულ ცილებსა და საკვებ ნივთიერებებზე გადადის.
• მეტი ეთიკური მომხმარებლები და ინვესტორები ითხოვენ გადასვლას მდგრად ფერმერულ მეურნეობაზე და საკვების წარმოებაზე.
• მთავრობები ასტიმულირებენ სოფლის მეურნეობას, გახდნენ უფრო მდგრადი სუბსიდიების, აღჭურვილობისა და რესურსების შეთავაზებით. 
• მარეგულირებლები ქმნიან ახალ ინსპექტირების ოფისებს და ქირაობენ ოფიცრებს, რომლებიც სპეციალიზირებულნი არიან სინთეზური საკვების წარმოების ობიექტების ზედამხედველობაზე.
• სურსათის მწარმოებლები დიდ ინვესტიციას ახორციელებენ სასუქის, ხორცის, რძის პროდუქტებისა და შაქრის ლაბორატორიულ შემცვლელებში.
• მკვლევარები მუდმივად აღმოაჩენენ ახალ საკვებ ნივთიერებებს და ქმნიან ფაქტორებს, რომლებმაც შეიძლება საბოლოოდ შეცვალონ ტრადიციული სოფლის მეურნეობა და მეთევზეობა.
• მომავალი წარმოშობს ახალი საკვებისა და საკვების კატეგორიების ზემოქმედებას, რაც შესაძლებელი გახდა სინთეზური წარმოების ტექნიკის მეშვეობით, რაც იწვევს ახალი რეცეპტების, ნიშური რესტორნების აფეთქებას.

კითხვები გასათვალისწინებელია

• რა არის სინთეზური ბიოლოგიის შესაძლო რისკები?
• როგორ ფიქრობთ, კიდევ როგორ შეიძლება შეცვალოს სინთეზურმა ბიოლოგიამ, თუ როგორ მოიხმარენ ადამიანები საკვებს?