Pripravite se na eksplozijo produktivnosti v biotehnologiji

Če bo biotehnologija sledila istemu loku rasti kot kmetijstvo ali računalniška tehnologija, bi lahko spremenila svet.

Kljub vsem pomanjkljivostim smo ljudje zelo dobri v tem, da postanemo boljši. Sposobnost izboljšanja in izboljšanja naših metod in tehnologij je značilnost naše vrste. Tisočletja smo našli učinkovitejše in uspešnejše načine dela s surovimi viri, kot sta les in kovina, ter jih spreminjali v orodja in tehnologije, ki postajajo vedno bolj napredne. Zdaj, ko se učimo inovirati s kompleksnimi biološkimi stroji, ki jih je izumila narava, nedavna zgodovina v drugih panogah kaže, da bi lahko bila stopnja rasti preobrazba za vse, od proizvodnje do medicine in hrane.

V tisočletjih, ko so ljudje prvič skrbeli za pokrajino in živino, je bilo to deloma z opazovanjem in selekcijo. Shranijo se semena pridelka, ki raste obilno in zanesljivo; žival, ki plodi in se dobro obnaša, ima prednost. Sčasoma smo udomačili vrste in sorte, ki so najbolj ustrezale našim potrebam, in s tem delovanjem dosegli meje rasti na podlagi znanja in orodij, ki so bila takrat na voljo. Stoletja so pridelki poljščin, kot je koruza, ostali relativno stabilni.

Vse se je spremenilo sredi 20. stoletja. Napredek sintetičnih gnojil in selekcije sevov ter drugih orodij sodobnega kmetijstva je sprožil tekoče obdobje izjemne rasti kmetijske proizvodnje. ​​Od leta 60 do poznih petdesetih let prejšnjega stoletja se je svetovna bruto proizvodnja povečala za 1938 odstotkov - od takrat se je ponovno več kot podvojila. Svet danes v povprečju proizvaja skoraj trikrat toliko žitnih zrn, kot smo jih lahko dobili z istega ozemlja leta 1961. Od leta 1950 obstaja več kot petkratno povečanje v celotnem pridelku koruze samo v Združenih državah.

Stvari so se zares zakuhale v sedemdesetih letih prejšnjega stoletja, v prvem obdobju skokovito naraščajoče kmetijske proizvodnje, imenovane »zelena revolucija«. Napredek pri kemičnih gnojilih, izbiri sevov, pesticidih in drugih tehnologijah je bil vključen v vse bolj globaliziran trg pridelkov in surovin, kar je privedlo do izboljšanja donosa pridelkov po vsem svetu in zmožnosti prehrane rastočega prebivalstva. Novejše izboljšave so prišle z novimi tehnologijami, kot sta robotika in gensko urejanje, vendar se ti donosi zmanjšujejo. Od leta 1970 do 2011 je skupna količina svetovne kmetijske proizvodnje znašala 6 % manj, kot bi bilo če bi ohranili enako stopnjo rasti iz prejšnjega desetletja.

To bi lahko opisali kot vrh 'krivulje S', ki označuje rast novih tehnologij, ki se eksplozivno širijo v obdobju inovacij in odkritij, nato pa se umirijo, ko se sprejemanje upočasni in se vzpostavi nova 'normalnost'.

Te 'S krivulje' so najpogosteje povezane z računalniškimi tehnologijami, zgodovino, ki se skoraj prekriva z zeleno revolucijo. Po prvih velikih računalnikih v velikosti zgradbe v petdesetih letih prejšnjega stoletja je v sedemdesetih in osemdesetih letih prejšnjega stoletja prišel namizni osebni računalnik, ki so ga večinoma uporabljali raziskovalci in ljubitelji. Nato so jih v zgodnjih devetdesetih letih prejšnjega stoletja začeli uporabljati vsakdanji ljudje, sredi leta 1950 pa je internet postal priljubljen in zdaj ima vsakdo računalnik v žepu.

Hitrost inovacij na področju osebnega računalništva se je očitno zmanjšala nekoliko zmanjšala po letih ciklov razcveta in propada. To je deloma posledica fizikalnih omejitev - dolga leta so računalniški čipi postajali eksponentno manjši in hitrejši, približno podvojili hitrost in prepolovili vsaki dve leti, kar je znano kot Moorov zakon. Toda znanstveniki in inženirji lahko iz končnih materialov iztisnejo le toliko zmogljivosti in se morda približujejo svojim mejam (vsaj za zdaj). A to še ni konec inovacij – na področjih, kot so VR, družbeni mediji, umetna inteligenca in druge aplikacije in podpolja, uživajo svoje lastne manjše krivulje S, morda manjše od loka mikročipa ali osebnega računalnika, a spet morda ne.

Obstaja tudi groba analogija s kmetijstvom, kjer upočasnjeni tehnološki napredek prav tako vpliva na stopnjo rasti, kar pomeni višje cene in druge stranske učinke. Rast je ključnega pomena, zato si prizadevamo, da bi jo ohranili. Podjetja, kot je Monsanto, urejajo gene pridelkov, da ustvarijo odpornost proti škodljivcem in dodajo učinkovitost, tako majhno kot debelina celične stene, da dosežejo majhno povečanje rasti. Tudi ta majhna količina je lahko ključnega pomena pri velikih količinah v hrani in blagu, kot sta koruza ali soja, vendar splošna hitrost inovacij in rasti proizvodnje nista dosegla takšnih dobičkov kot sredi prejšnjega stoletja. Naslednji razvoj, ki lahko spodbudi rast za izpolnjevanje potreb po hrani, lahko izvira iz laboratorija, ki si prizadeva iztisniti več donosa iz pripravljenosti, kot je koruza, ali pa lahko pride od nekje popolnoma nepričakovano. Inovacije so pogosto tiste, ki sprožijo rast, skupaj z oblikovanjem infrastrukture in dobavne verige, ki ga podpirajo. Nova gnojila omogočajo trge v obsegu blaga za pridelke, kot je koruza; manjši, hitrejši računalniški čipi omogočajo skoraj popolno distribucijo računalnikov po vsem svetu; na novo raziskan organizem ustvarja zmožnost proizvajanja novih encimov, materialov ali kemikalij, ki zadovoljujejo potrebe množičnega trga veliko bolj trajnostno kot status quo.

Dejansko se zdi, da je biotehnologija na začetku lastne krivulje S. Biotehnologija je namenjena preučevanju in delu z živimi sistemi, v nekaterih primerih celo obravnavati jih nekoliko kot računalnike. Mogoče ne bi smelo biti presenečenje, če sledi podobni poti rasti.

V tej areni je lahko tekoča fermentacija – ki tradicionalno uporablja kvas za vse, od citronske kisline do alkohola v industrijskem obsegu – približno podobna koruzi ali osebnemu računalniku, „upočasnjujoči“ tehnologiji, ki lezi na vrh svoje S krivulje. Medtem napreduje noter natančna fermentacija, nove in bolj sofisticirane tehnike urejanja genov in rastoča raznolikost organizmov iz katerih se znanost in industrija zdaj lahko učita in z njimi sodelujeta, se združujejo, da odprejo novo krajino inovacij za biološke materiale, izdelke in proizvodne metode. Smo šele na začetku obdobja odkrivanja biotehnologije in ne vemo, kaj bi to lahko pomenilo za načine, kako izdelujemo in uporabljamo tisto, kar potrebujemo.

Delo z biologijo pomeni ustvarjanje izdelkov in procesov, ki so združljivi z naravo. Pomembno pa je omeniti, da so zgodovinsko gledano obstajale posledice obsežnih obdobij rasti po industrijski revoluciji. V kmetijstvu so povečani pridelki prišli na račun raznolikosti pridelkov in prehoda na monokulturo ter ograjo s strani podjetij ki avtorske pravice zasejejo ali kodirajo njihovo morebitno zastarelost v njihov DNK. To lahko vidite tudi v eksploziji računalniških tehnologij, ki je ustvarila najhitreje rastočih tokov odpadkov na svetu. Mnogi od nas črpamo navdih iz vizije industrijskih inovatorjev, kot so tisti, ki so računalnike videli od ideje do tehnologije, ki oblikuje svet, ki je preoblikovala naš način medsebojne interakcije, ali ki jim je uspelo razviti in distribuirati sredstva za hranjenje našega rastočega sveta. Tudi biotehnologija je lahko zgled, ne samo s preoblikovanjem načina izdelovanja stvari, ki jih potrebujemo in porabimo, ampak tako, da to storimo pravično in v harmoniji z naravo.

Če bo biotehnologija eksponentno rasla, ali lahko spremeni ta vidik inovacijskega cikla? Če je tako, se bomo morda kmalu ozrli nazaj na trenutek velikega poka, ko je raznolik nabor novih izdelkov in aplikacij, ki temeljijo na biologiji, zaznamoval premik globalne potrošniške kulture v boljšo usklajenost s planetom.