Připravte se na explozi produktivity v biotechnologii

Pokud by biotechnologie sledovala stejný oblouk růstu jako zemědělství nebo počítačové technologie, mohla by změnit svět.

Přes všechny naše nedostatky jsou lidé velmi dobří ve zlepšování se. Schopnost zdokonalovat a zlepšovat naše metody a technologie je určujícím rysem našeho druhu. Po tisíce let jsme nacházeli efektivnější a efektivnější způsoby práce se surovinami, jako je dřevo a kov, a přeměňovali je v nástroje a technologie, které jsou stále pokročilejší. Nyní, když se učíme inovovat pomocí složitého biologického aparátu vynalezeného Přírodou, nedávná historie v jiných průmyslových odvětvích naznačuje, že tempo růstu by mohlo být transformační pro všechno od výroby přes medicínu až po potraviny.

Během tisíciletí, kdy lidé poprvé spravovali krajinu a hospodářská zvířata, to bylo částečně prostřednictvím pozorování a výběru. Semena z plodiny, která roste hojně a spolehlivě, jsou zachráněna; zvýhodněno je zvíře, které plodí a chová se dobře. Postupem času jsme domestikovali druhy a kmeny, které nejlépe vyhovovaly našim potřebám, a tímto způsobem jsme dosáhli limitů růstu na základě znalostí a nástrojů dostupných v té době. Po staletí zůstávaly výnosy plodin jako kukuřice relativně stabilní.

Vše se změnilo v polovině 20. století. Pokroky v oblasti syntetických hnojiv a výběru kmenů a dalších nástrojů moderního zemědělství odstartovaly pokračující období obrovského růstu produkce zemědělství. ​​Celosvětová hrubá produkce vzrostla od roku 60 do konce 1938. let o 1950 procent – ​​od té doby se opět více než zdvojnásobila. Dnes v průměru vyrábí svět téměř třikrát tolik obilných zrn, kolik jsme mohli získat ze stejné plochy půdy v roce 1961. Od roku 1950 více než pětinásobný nárůst v celkových výnosech kukuřice jen ve Spojených státech.

Vaření se opravdu rozjelo v 1970. letech 2011. století, během prvního období raketově rostoucí zemědělské produkce, nazývaného „zelená revoluce“. Pokroky v oblasti chemických hnojiv, výběru kmenů, pesticidů a dalších technologií byly zapojeny do stále více globalizovaného trhu s plodinami a komoditami, což vedlo ke zlepšení výnosů plodin po celém světě a schopnosti nakrmit rostoucí populaci. Nedávná zlepšení přišla díky novým technologiím, jako je robotika a genetické úpravy, ale výnosy, které poskytují, se snižují. Od roku 2019 do roku XNUMX bylo celkové množství celosvětové zemědělské produkce o 6 % méně, než by bylo kdybychom zachovali stejné tempo růstu před deseti lety.

To by se dalo popsat jako vrchol „křivky S“, která představuje růst nových technologií, které se explozivně šíří během období inovací a objevů, a poté se vyrovnají, jak se přijetí zpomaluje a nastoluje se nový „normál“.

Tyto 'S křivky' jsou nejčastěji spojovány s počítačovými technologiemi, historií, která se téměř překrývá se zelenou revolucí. Po prvních sálových počítačích velikosti budovy v 1950. letech přišel v 1970. a 80. letech stolní osobní počítač, většinou používaný výzkumníky a fandy. Pak je běžní lidé začali používat na počátku 1990. let a v polovině roku 2000 se internet stal populárním a nyní má každý počítač v kapse.

Rychlost inovací v oblasti osobních počítačů se zdánlivě zvýšila se po letech cyklů rozmachu a propadu trochu zúžil. Částečně je to kvůli omezením fyziky – po mnoho let se počítačové čipy exponenciálně zmenšovaly a zrychlovaly, přičemž každé dva roky se jejich rychlost zhruba zdvojnásobila a velikost se zmenšila na polovinu, což je známé jako Mooreův zákon. Ale vědci a inženýři dokážou vymáčknout tolik výkonu pouze z konečných materiálů a možná se blíží svým limitům (alespoň prozatím). Ale to není konec inovací – v oblastech jako VR, sociální média, AI a další aplikace a dílčí oblasti si užívají své vlastní menší S křivky, možná menší než oblouk mikročipu nebo osobního počítače, ale zase možná ne.

Existuje také hrubá analogie se zemědělstvím, kde zpomalení technologického pokroku také ovlivňuje tempo růstu, což znamená vyšší ceny a další efekty. Růst je klíčový, a proto je vynaloženo veškeré úsilí k jeho udržení. Společnosti jako Monsanto upravují geny plodin, aby vytvořily odolnost vůči škůdcům a přidaly účinnost, která je nepatrná jako tloušťka buněčné stěny, aby se dosáhlo malých zisků v růstu. I toto malé množství může být rozhodující ve velkém měřítku v potravinářství a komoditách, jako je kukuřice nebo sója, ale celkové tempo inovací a růst produkce nezaznamenaly takové zisky jako v polovině minulého století. Další vývoj, který může podnítit růst, aby uspokojil požadavky na potraviny, může pocházet z laboratoře, která se snaží vytlačit více výnosů z pohotovostních režimů, jako je kukuřice, nebo může přijít odněkud zcela nečekaně. Inovace je často to, co podnítí růst spolu s vytvořením infrastruktury. a dodavatelské řetězce, které ji podporují. Nová hnojiva umožňují komoditní trhy pro plodiny, jako je kukuřice; menší, rychlejší počítačové čipy umožňují téměř úplnou celosvětovou distribuci počítačů; nově studovaný organismus vytváří schopnost produkovat nové enzymy, materiály nebo chemikálie, které slouží potřebám masového trhu mnohem udržitelněji než status quo.

Biotechnologie se skutečně zdá být na začátku své vlastní křivky S. Biotechnologie je o studiu a práci s živými systémy, v některých případech dokonce zacházet s nimi trochu jako s počítači. Možná by to nemělo být překvapením, pokud bude následovat podobnou trajektorii růstu.

V této aréně může být tekutá fermentace - která tradičně používá kvasinky pro vše od kyseliny citrónové po alkohol v průmyslovém měřítku - zhruba analogická kukuřici nebo osobnímu počítači, „zpomalovací“ technologii, která se plazí na vrchol své křivky S. Mezitím postupuje dovnitř přesné kvašení, nové a sofistikovanější techniky úpravy genů a rostoucí rozmanitost organismů věda a průmysl se nyní mohou učit a pracovat s nimi, aby se otevřelo nové prostředí inovací pro biologické materiály, produkty a výrobní metody. Jsme teprve na začátku období objevování biotechnologií a nelze říci, co by to mohlo znamenat pro způsoby, jak vyrábíme to, co potřebujeme a používáme.

Práce s biologií znamená vytvářet produkty a procesy, které mohou být kompatibilní s přírodou. Je však důležité poznamenat, že období masivního růstu od průmyslové revoluce mělo historicky důsledky. V zemědělství přišly zvýšené výnosy za cenu rozmanitosti plodin a také přechodu na monokulturu ohrazení firmami že autorská práva zasévají nebo kódují jejich případné zastarání do samotné DNA. Můžete to také vidět na explozi počítačových technologií, kterou vytvořila nejrychleji rostoucí toky odpadů ve světě. Mnozí z nás se inspirují vizí průmyslových inovátorů, jako jsou ti, kteří viděli počítače od nápadu k technologii, která utvářela svět, která změnila způsob vzájemné interakce, nebo kteří dokázali vyvinout a distribuovat prostředky k nasycení našeho rostoucího světa. Biotechnologie může jít příkladem nejen tím, že změní způsob, jakým vyrábíme věci, které potřebujeme a spotřebujeme, ale aby to dělali spravedlivě a v souladu s přírodou.

Pokud se biotechnologie chystá exponenciálně růst, může změnit tento aspekt inovačního cyklu? Pokud ano, můžeme se brzy ohlédnout za okamžikem velkého třesku, kdy rozmanitá škála nových produktů a aplikací založených na biologii znamenala posun globální spotřebitelské kultury směrem k lepšímu souladu s planetou.