Pripravte sa na explóziu produktivity v biotechnológii

Ak bude biotechnológia nasledovať rovnaký oblúk rastu ako poľnohospodárstvo alebo počítačová technológia, mohla by zmeniť svet.

Napriek všetkým našim nedostatkom sú ľudia veľmi dobrí v zlepšovaní sa. Schopnosť zdokonaľovať a zlepšovať naše metódy a technológie je charakteristickým znakom nášho druhu. Po tisíce rokov sme nachádzali efektívnejšie a efektívnejšie spôsoby práce so surovými zdrojmi, ako je drevo a kov, a premieňali sme ich na nástroje a technológie, ktoré sú stále pokročilejšie. Teraz, keď sa učíme inovovať pomocou zložitého biologického aparátu vynájdeného prírodou, nedávna história v iných odvetviach naznačuje, že tempo rastu by mohlo byť transformačné pre všetko od výroby cez medicínu až po potraviny.

Počas tisícročí, keď ľudia prvýkrát spravovali krajinu a dobytok, to bolo čiastočne prostredníctvom pozorovania a výberu. Semená z plodiny, ktorá rastie hojne a spoľahlivo, sú zachránené; uprednostňuje sa zviera, ktoré produkuje a dobre sa správa. Postupom času sme domestikovali druhy a kmene, ktoré najlepšie vyhovovali našim potrebám, a takýmto spôsobom sme dosiahli hranice rastu založené na vedomostiach a nástrojoch dostupných v tom čase. Po stáročia zostali výnosy plodín ako kukurica relatívne stabilné.

Všetko sa zmenilo v polovici 20. storočia. Pokroky v oblasti syntetických hnojív a výberu kmeňov a iných nástrojov moderného poľnohospodárstva odštartovali prebiehajúce obdobie obrovského rastu produkcie poľnohospodárstva. ​​Celosvetová hrubá produkcia sa od roku 60 do konca 1938. rokov zvýšila o 1950 percent – ​​odvtedy sa opäť viac ako zdvojnásobila. Dnes v priemere produkuje svet takmer trikrát toľko obilných zŕn, koľko sme mohli získať z rovnakej oblasti pôdy v roku 1961. Od roku 1950 sa viac ako päťnásobný nárast v celkových výnosoch kukurice len v Spojených štátoch.

Skutočne sa začalo variť v 1970. rokoch minulého storočia, počas prvého obdobia raketového rastu poľnohospodárskej produkcie, nazývaného „zelená revolúcia“. Pokroky v oblasti chemických hnojív, výberu kmeňov, pesticídov a iných technológií boli zapojené do čoraz globalizovanejšieho trhu s plodinami a komoditami, čo viedlo k zlepšeniu výnosov plodín na celom svete a schopnosti uživiť rastúcu populáciu. Najnovšie vylepšenia sa dosiahli prostredníctvom nových technológií, ako je robotika a genetické úpravy, ale výnosy, ktoré poskytujú, sa zmenšujú. Od roku 2011 do roku 2019 bolo celkové množstvo globálnej poľnohospodárskej produkcie o 6 % menej, ako by bolo keby sme zachovali rovnakú mieru rastu ako pred desaťročím.

Dalo by sa to opísať ako vrchol „krivky S“, ktorá charakterizuje rast nových technológií, ktoré sa explozívne množia počas obdobia inovácií a objavov, potom sa vyrovnajú, keď sa prijatie spomaľuje a vytvára sa nový „normál“.

Tieto 'S krivky' sa najčastejšie spájajú s počítačovými technológiami, čo je história, ktorá sa takmer prekrýva so Zelenou revolúciou. Po prvých sálových počítačoch v 1950-tych rokoch minulého storočia prišiel v 1970-tych a 80-tych rokoch stolný osobný počítač, ktorý väčšinou používali výskumníci a fanúšikovia. Potom ich svetskí ľudia začali používať začiatkom 1990. rokov a v polovici roku 2000 sa internet stal populárnym a teraz má každý počítač vo vrecku.

Rýchlosť inovácií v oblasti osobných počítačov sa zdanlivo zvýšila po rokoch cyklov rozmachu a prepadu sa trochu zúžili. Je to čiastočne kvôli obmedzeniam fyziky - po mnoho rokov sa počítačové čipy exponenciálne zmenšovali a zrýchľovali, pričom každé dva roky sa ich rýchlosť zhruba zdvojnásobila a veľkosť sa zmenšila na polovicu, čo je známe ako Mooreov zákon. Vedci a inžinieri však dokážu vyžmýkať len toľko výkonu z konečných materiálov a možno sa približujú k svojim limitom (aspoň zatiaľ). To však nie je koniec inovácií – v oblastiach ako VR, sociálne médiá, AI a ďalšie aplikácie a podpolia majú svoje vlastné menšie krivky S, možno menšie ako oblúk mikročipu alebo osobného počítača, ale opäť možno nie.

Existuje aj hrubá analógia s poľnohospodárstvom, kde spomalenie technologického pokroku tiež ovplyvňuje rýchlosť rastu, čo znamená vyššie ceny a ďalšie vedľajšie účinky. Rast je rozhodujúci, preto sa vynakladá maximálne úsilie na jeho udržanie. Spoločnosti ako Monsanto upravujú gény plodín, aby vytvorili odolnosť voči škodcom a pridali efektivitu, ktorá je minimálna ako hrúbka bunkovej steny, aby sa dosiahli malé zisky v raste. Aj toto malé množstvo môže byť rozhodujúce vo veľkom meradle v potravinách a komoditách, ako je kukurica alebo sója, ale celkové tempo inovácií a rast produkcie nezaznamenali také zisky ako v polovici minulého storočia. Ďalší vývoj, ktorý môže podnietiť rast, aby uspokojil požiadavky na potraviny, môže pochádzať z laboratória, ktoré sa snaží vytlačiť viac výnosov z pohotovostných režimov, ako je kukurica, alebo môže prísť odniekiaľ úplne neočakávane. Inovácie sú často to, čo podnieti rast spolu s vytvorením infraštruktúry. a dodávateľské reťazce na jej podporu. Nové hnojivá umožňujú komoditné trhy pre plodiny, ako je kukurica; menšie, rýchlejšie počítačové čipy umožňujú takmer úplnú celosvetovú distribúciu počítačov; novo študovaný organizmus vytvára schopnosť produkovať nové enzýmy, materiály alebo chemikálie, ktoré slúžia potrebám masového trhu oveľa udržateľnejšie ako súčasný stav.

Zdá sa, že biotechnológia je na začiatku svojej vlastnej krivky S. Biotechnológia je o štúdiu a práci so živými systémami, v niektorých prípadoch dokonca zaobchádzať s nimi trochu ako s počítačmi. Možno by to nemalo byť prekvapením, ak bude nasledovať podobnú trajektóriu rastu.

V tejto aréne môže byť kvapalná fermentácia, ktorá tradične používa kvasinky na všetko od kyseliny citrónovej až po alkohol v priemyselnom meradle, zhruba analogická s kukuricou alebo osobným počítačom, čo je „spomaľujúca“ technológia, ktorá sa plazí na vrchol svojej krivky S. Medzitým napreduje presná fermentácia, nové a sofistikovanejšie techniky úpravy génov a rastúca rozmanitosť organizmov z ktorých sa veda a priemysel teraz môžu učiť a spolupracovať s nimi, aby sa otvorilo nové prostredie inovácií pre biologické materiály, produkty a výrobné metódy. Sme len na začiatku obdobia objavovania biotechnológií a nevieme povedať, čo by to mohlo znamenať pre spôsoby, akými vyrábame to, čo potrebujeme a používame.

Práca s biológiou znamená budovanie produktov a procesov, ktoré môžu byť kompatibilné s prírodou. Je však dôležité poznamenať, že od priemyselnej revolúcie sa historicky prejavili dôsledky masívnych období rastu. V poľnohospodárstve sú zvýšené výnosy za cenu rozmanitosti plodín a tiež prechodu na monokultúru oplotenie spoločnosťami že autorské práva zasievajú alebo kódujú ich prípadné zastaranie do samotnej DNA. Môžete to vidieť aj na explózii počítačových technológií najrýchlejšie rastúce toky odpadu vo svete. Mnohí z nás sa inšpirujú víziou priemyselných inovátorov, ako sú tí, ktorí videli počítače od nápadu k svetotvornej technológii, ktorá zmenila spôsob našej vzájomnej interakcie, alebo ktorí dokázali vyvinúť a distribuovať prostriedky na nakŕmenie nášho rastúceho sveta. Biotechnológia môže ísť príkladom, nielen tým, že zmení spôsob, akým vyrábame veci, ktoré potrebujeme a konzumujeme, ale aby sme to robili spravodlivo a v súlade s prírodou.

Ak sa biotechnológia chystá exponenciálne rásť, môže zmeniť tento aspekt inovačného cyklu? Ak áno, možno sa čoskoro pozrieme späť na moment veľkého tresku, keď rozmanitá škála nových produktov a aplikácií založených na biológii znamenala posun globálnej spotrebiteľskej kultúry k lepšiemu zosúladeniu s planétou.