Synthetische biologie en voedsel: voedselproductie verbeteren bij de bouwstenen

• Auteur:
• auteursnaam

  Quantumrun-prognose
• 20 december 2022

Samenvatting inzicht

Synthetische biologie, waarbij biologie en techniek worden gecombineerd, komt naar voren als een sleuteloplossing om tegemoet te komen aan de toenemende mondiale vraag naar voedsel als gevolg van de bevolkingsgroei en milieu-uitdagingen. Dit veld verbetert niet alleen de voedselveiligheid en voeding, maar heeft ook tot doel traditionele landbouwpraktijken te transformeren door in het laboratorium gemaakte eiwitten en voedingsstoffen te introduceren. Met haar potentieel om de voedselindustrie opnieuw vorm te geven, zou synthetische biologie kunnen leiden tot duurzamere landbouwmethoden, nieuwe regelgevingsbehoeften en een verschuiving in consumentenvoorkeuren en eettradities.

Synthetische biologie en voedselcontext

Onderzoekers ontwikkelen synthetische of in het laboratorium gemaakte eetbare producten om de voedselketen te verbeteren en uit te breiden. Volgens een studie gepubliceerd in de NATUUR journal is het zeer waarschijnlijk dat u in 2030 op de een of andere manier synthetische biologie zult hebben geconsumeerd of gebruikt.

Volgens Successful Farming zal de wereldbevolking tegen 2 naar verwachting met 2050 miljard groeien, waardoor de wereldwijde vraag naar voedselproductie met bijna 40 procent zal toenemen. Met meer mensen om te voeden, zal er een grotere behoefte aan eiwitten zijn. Krimpende landmassa's, stijgende koolstofemissies en zeespiegels en erosie verhinderen echter dat de voedselproductie de voorspelde vraag bijhoudt. Deze uitdaging kan mogelijk worden opgelost door de toepassing van synthetische of in het laboratorium gemaakte biologie, waardoor de voedselketen wordt verbeterd en uitgebreid.

Synthetische biologie combineert biologisch onderzoek en technische concepten. Deze discipline put uit informatie-, levens- en sociale wetenschappen om cellulaire functies te beheersen door middel van bedradingscircuits en om te begrijpen hoe verschillende biologische systemen zijn ontworpen. Niet alleen wordt de combinatie van voedingswetenschap en synthetische biologie gezien als een effectieve methode om de huidige uitdagingen op het gebied van voedselveiligheid en voeding op te lossen, maar deze opkomende wetenschappelijke discipline kan van vitaal belang blijken bij het verbeteren van de huidige niet-duurzame voedseltechnologieën en -praktijken.

Synthetische biologie zal voedselproductie mogelijk maken met behulp van gekloonde celfabrieken, diverse micro-organismen of celvrije biosyntheseplatforms. Deze technologie kan de efficiëntie van de omzetting van hulpbronnen verbeteren en de nadelen van de traditionele landbouw en de hoge koolstofemissies wegnemen.

Disruptieve impact

In 2019 bracht de fabrikant van plantaardig voedsel Impossible Foods een burger uit die 'bloedt'. Impossible Foods is van mening dat bloed, met name de ijzerhoudende heem, zorgt voor meer vlezige smaken en aroma's worden versterkt wanneer soja-leghemoglobine wordt toegevoegd aan een plantaardige burger. Om deze stoffen toe te voegen aan hun vleesvervanger, Impossible Burger, gebruikt het bedrijf DNA-synthese, bibliotheken met genetische onderdelen en een positieve feedbacklus voor auto-inductie. De Impossible Burger vereist 96 procent minder land en 89 procent minder broeikasgas om te produceren. Deze burger is slechts een van de vele producten van het bedrijf in meer dan 30,000 restaurants en 15,000 supermarkten wereldwijd.

Ondertussen voert de startup KnipBio ingenieurs visvoer van een microbe die op bladeren is gevonden. Ze bewerken het genoom om carotenoïden te verhogen die belangrijk zijn voor de gezondheid van vissen en gebruiken fermentatie om de groei te stimuleren. De microben worden vervolgens gedurende een korte periode blootgesteld aan extreme hitte, gedroogd en gemalen. Andere landbouwprojecten omvatten het synthetiseren van organismen die grote hoeveelheden plantaardige olie en notenbomen produceren die binnenshuis kunnen worden gekweekt met veel minder water dan normaal nodig is, terwijl ze twee keer zoveel noten produceren.

En in 2022 maakte het Amerikaanse biotechbedrijf Pivot Bio een synthetische stikstofmeststof voor maïs. Dit product pakt het probleem aan van het gebruik van industrieel geproduceerde stikstof die 1-2 procent van de wereldwijde energie verbruikt. Bacteriën die stikstof uit de lucht binden kunnen dienen als biologische meststof, maar zijn niet levensvatbaar bij graangewassen (maïs, tarwe, rijst). Als oplossing heeft Pivot Bio een stikstofbindende bacterie genetisch gemodificeerd die sterk associeert met maïswortels.

Implicaties van het toepassen van synthetische biologie op voedselproductie

Bredere implicaties van het toepassen van synthetische biologie op voedselproductie kunnen zijn: 

• Industriële landbouw verschuift van vee naar in het laboratorium gemaakte eiwitten en voedingsstoffen.
• Meer ethische consumenten en investeerders pleiten voor een transitie naar duurzame landbouw en voedselproductie.
• Overheden stimuleren landbouwers om duurzamer te worden door subsidies, apparatuur en middelen aan te bieden. 
• Regelgevers die nieuwe inspectiebureaus oprichtten en functionarissen aanwerven die gespecialiseerd zijn in het toezicht op faciliteiten voor de productie van synthetische voedingsmiddelen.
• Voedselproducenten investeren zwaar in in het laboratorium gemaakte vervangers voor kunstmest, vlees, zuivelproducten en suiker.
• Onderzoekers ontdekken voortdurend nieuwe voedingsstoffen en vormfactoren die uiteindelijk de traditionele landbouw en visserij kunnen vervangen.
• De toekomst genereert blootstelling aan nieuwe voedingsmiddelen en voedselcategorieën die mogelijk worden gemaakt door synthetische productietechnieken, wat leidt tot een explosie van nieuwe recepten en nicherestaurants.

Vragen om te overwegen

• Wat zijn de mogelijke risico's van synthetische biologie?
• Hoe denk je anders dat synthetische biologie de manier waarop mensen voedsel consumeren kan veranderen?