Pripremite se za eksploziju produktivnosti u biotehnologiji

Ako biotehnologija slijedi isti luk rasta kao poljoprivreda ili računalna tehnologija, mogla bi promijeniti svijet.

Unatoč svim našim nedostacima, ljudi su vrlo dobri u tome da postanu bolji. Sposobnost usavršavanja i poboljšanja naših metoda i tehnologija ključna je značajka naše vrste. Tisućama godina pronalazili smo djelotvornije i učinkovitije načine rada sa sirovim resursima poput drva i metala, pretvarajući ih u alate i tehnologije koje postaju sve naprednije. Sada kada učimo inovirati sa složenim biološkim strojevima koje je izumila priroda, nedavna povijest u drugim industrijama sugerira da bi stopa rasta mogla biti transformacijska za sve, od proizvodnje do medicine i hrane.

Tijekom tisućljeća kada su ljudi prvi put upravljali krajolicima i stokom, djelomično je to bilo putem promatranja i odabira. Čuva se sjeme usjeva koji raste obilno i pouzdano; favorizira se životinja koja proizvodi i dobro se ponaša. S vremenom smo pripitomili vrste i sojeve koji su najbolje odgovarali našim potrebama, a djelujući na taj način dosegli smo granice rasta na temelju znanja i alata dostupnih u to vrijeme. Stoljećima su prinosi usjeva poput kukuruza bili relativno stabilni.

Sve se promijenilo sredinom 20. stoljeća. Napredak u sintetičkim gnojivima i selekciji sojeva i drugim alatima moderne poljoprivrede započeo je tekuće razdoblje golemog rasta poljoprivredne proizvodnje. ​​Bruto proizvodnja diljem svijeta porasla je za 60 posto od 1938. do kasnih 1950-ih — od tada se ponovno više nego udvostručila. Danas u prosjeku svijet proizvodi gotovo tri puta onoliko žitarica koliko smo mogli dobiti s iste površine zemlje 1961. Od 1950. postoji povećanje od više od pet puta u ukupnim prinosima kukuruza samo u Sjedinjenim Državama.

Stvari su se stvarno zakuhale 1970-ih, tijekom prvog razdoblja vrtoglavog porasta poljoprivredne proizvodnje, nazvanog "Zelena revolucija". Napredak u kemijskim gnojivima, selekciji sojeva, pesticidima i drugim tehnologijama uključen je u sve više globalizirano tržište usjeva i roba, što je dovelo do poboljšanja prinosa usjeva diljem svijeta i mogućnosti prehrane rastućeg stanovništva. Novija poboljšanja nastala su kroz nove tehnologije kao što su robotika i genetsko uređivanje, ali povrati koje one pružaju su sve manji. Od 2011. do 2019. ukupna količina globalne poljoprivredne proizvodnje bila je 6% manje nego što bi bilo da smo zadržali istu stopu rasta iz desetljeća prije.

To bi se moglo opisati kao vrh 'S krivulje', što tipizira rast novih tehnologija koje se eksplozivno šire tijekom razdoblja inovacija i otkrića, a zatim se smanjuju kako se usvajanje usporava i uspostavlja se nova 'normala'.

Ove 'S krivulje' najčešće se povezuju s računalnim tehnologijama, poviješću koja se gotovo preklapa sa Zelenom revolucijom. Nakon prvih velikih računala veličine zgrade iz 1950-ih, došlo je stolno osobno računalo u 1970-ima i 80-ima, koje su uglavnom koristili istraživači i hobisti. Onda su ih svakodnevni ljudi počeli koristiti ranih 1990-ih, a do sredine 2000-ih internet postaje popularan i sada svatko ima računalo u svom džepu.

Brzina inovacija oko osobnog računalstva je naizgled malo se smanjio nakon godina ciklusa rasta i pada. To je dijelom zbog ograničenja fizike - godinama su računalni čipovi postajali eksponencijalno manji i brži, otprilike udvostručavajući brzinu i prepolovljujući veličinu svake dvije godine, što je poznato kao Mooreov zakon. Ali znanstvenici i inženjeri mogu iscijediti samo toliko performansi iz konačnih materijala i možda se približavaju svojim granicama (barem za sada). Ali to nije kraj inovacijama — u područjima kao što su VR, društveni mediji, AI i druge aplikacije i podpolja uživaju u svojim manjim S krivuljama, možda manjim od luka mikročipa ili osobnog računala, ali opet, možda ne.

Postoji i gruba analogija s poljoprivredom, gdje usporavanje tehnološkog napretka također utječe na stopu rasta, što znači više cijene i druge popratne učinke. Rast je ključan, pa se čine svi napori da se on održi. Tvrtke poput Monsanta uređuju gene usjeva kako bi stvorile otpornost na štetočine i dodale učinkovitost, kao što je debljina stanične stijenke, kako bi se postigla mala dobitka u rastu. Čak i ta mala količina može biti ključna u velikim količinama u hrani i robi poput kukuruza ili soje, ali sveukupni tempo inovacija i rasta proizvodnje ne bilježe dobitke kao sredinom prošlog stoljeća. Sljedeći razvoj koji može potaknuti rast kako bi se zadovoljile potrebe za hranom može doći iz laboratorija koji nastoji izvući više prinosa iz rezervnih proizvoda poput kukuruza ili može doći s nekog mjesta potpuno neočekivano. Inovacije su često ono što pokreće rast, zajedno s formiranjem infrastrukture i opskrbnih lanaca koji ga podržavaju. Nova gnojiva omogućuju tržišta robnih razmjera za usjeve poput kukuruza; manji, brži računalni čipovi omogućuju gotovo potpunu svjetsku distribuciju računala; novoproučeni organizam stvara sposobnost proizvodnje novih enzima, materijala ili kemikalija koje služe potrebama masovnog tržišta daleko održivije od statusa quo.

Doista, čini se da je biotehnologija na početku vlastite S krivulje. Biotehnologija se bavi proučavanjem i radom sa živim sustavima, čak u nekim slučajevima tretirajući ih pomalo kao računala. Možda ne bi trebalo biti iznenađenje ako slijedi sličnu putanju rasta.

U ovoj areni, tekuća fermentacija — koja tradicionalno koristi kvasac za sve, od limunske kiseline do alkohola u industrijskim razmjerima — mogla bi biti otprilike analogna kukuruzu ili osobnom računalu, 'usporenoj' tehnologiji koja puzi do vrha svoje S krivulje. U međuvremenu, napreduje u precizna fermentacija, nove i sofisticiranije tehnike uređivanja gena i rastuća raznolikost organizama iz kojih znanost i industrija sada mogu učiti i s njima raditi udružuju se kako bi otvorili novi krajolik inovacija za materijale, proizvode i metode proizvodnje na biološkoj osnovi. Tek smo na početku razdoblja otkrića biotehnologije i ne znamo što bi to moglo značiti za načine na koje proizvodimo ono što nam je potrebno i koristimo.

Rad s biologijom znači stvaranje proizvoda i procesa koji mogu biti kompatibilni s prirodom. No važno je napomenuti da su povijesno postojale posljedice velikih razdoblja rasta od industrijske revolucije. U poljoprivredi, povećani prinosi su došli po cijenu raznolikosti usjeva i prelaska na monokulturu, kao i ograđivanje od strane tvrtki koja autorska prava usađuju ili kodiraju njihovu eventualnu zastarjelost u samu njihovu DNK. To također možete vidjeti u eksploziji računalne tehnologije koju je stvorio najbrže rastuće tokove otpada u svijetu. Mnogi od nas nadahnjuju se vizijom inovatora u industriji poput onih koji su računala vidjeli od ideje do tehnologije koja oblikuje svijet koja je transformirala način na koji međusobno komuniciramo ili koji su uspjeli razviti i distribuirati sredstva za hranjenje našeg rastućeg svijeta. Biotehnologija također može dati primjer, ne samo mijenjajući način na koji proizvodimo stvari koje trebamo i konzumiramo, već da to činimo pravedno iu skladu s prirodom.

Ako će biotehnologija eksponencijalno rasti, može li promijeniti ovaj aspekt inovacijskog ciklusa? Ako je tako, mogli bismo se uskoro osvrnuti na trenutak velikog praska, kada je raznolik niz novih proizvoda i aplikacija, temeljenih na biologiji, označio pomak globalne potrošačke kulture u bolje usklađivanje s planetom.