Przygotuj się na eksplozję produktywności w biotechnologii

Jeśli biotechnologia będzie podążać tym samym łukiem rozwoju, co rolnictwo lub technologia komputerowa, może zmienić świat.

Pomimo wszystkich naszych niedociągnięć, ludzie są bardzo dobrzy w stawaniu się lepszymi. Zdolność do udoskonalania i ulepszania naszych metod i technologii jest cechą charakterystyczną naszego gatunku. Przez tysiące lat znajdowaliśmy skuteczniejsze i wydajniejsze sposoby pracy z surowymi zasobami, takimi jak drewno i metal, przekształcając je w narzędzia i technologie, które stają się coraz bardziej zaawansowane. Teraz, gdy uczymy się wprowadzać innowacje za pomocą złożonej maszynerii biologicznej wynalezionej przez Naturę, najnowsza historia w innych branżach sugeruje, że tempo wzrostu może zmienić wszystko, od produkcji przez medycynę po żywność.

W ciągu tysiącleci, kiedy ludzie po raz pierwszy zarządzali krajobrazami i zwierzętami hodowlanymi, częściowo odbywało się to poprzez obserwację i selekcję. Nasiona z roślin, które rosną obficie i niezawodnie zostają zachowane; faworyzowane jest zwierzę, które produkuje i dobrze się zachowuje. Z biegiem czasu udomowiliśmy gatunki i szczepy, które najlepiej odpowiadały naszym potrzebom i działając w ten sposób osiągnęliśmy granice wzrostu oparte na dostępnej wówczas wiedzy i narzędziach. Przez wieki plony z upraw takich jak kukurydza pozostawały względnie stabilne.

Wszystko zmieniło się w połowie XX wieku. Postępy w nawozach syntetycznych i selekcji szczepów oraz innych narzędzi nowoczesnego rolnictwa zapoczątkowały trwający okres ogromnego wzrostu produkcji rolnictwa. Światowa produkcja brutto wzrosła o 20 procent od 60 r. do końca lat 1938. – od tego czasu ponownie wzrosła ponad dwukrotnie. Dziś przeciętnie świat produkuje prawie trzy razy tyle ziaren zbóż, ile udało nam się uzyskać z tej samej powierzchni w 1961 r. Od 1950 r ponad pięciokrotny wzrost w ogólnych plonach kukurydzy w samych Stanach Zjednoczonych.

Rzeczy naprawdę zaczęły się gotować w latach 1970., podczas pierwszego okresu gwałtownego wzrostu produkcji rolnej, zwanego „zieloną rewolucją”. Postępy w nawozach chemicznych, selekcji szczepów, pestycydach i innych technologiach zostały wprowadzone do coraz bardziej zglobalizowanego rynku upraw i towarów, co doprowadziło do poprawy plonów na całym świecie i możliwości wykarmienia rosnących populacji. Nowsze ulepszenia pojawiły się dzięki nowym technologiom, takim jak robotyka i edycja genetyczna, ale korzyści, jakie zapewniają, są coraz mniejsze. W latach 2011-2019 ogólna wielkość globalnej produkcji rolnej wynosiła 6% mniej niż byłoby gdybyśmy utrzymali takie samo tempo wzrostu jak w poprzedniej dekadzie.

Można to opisać jako wierzchołek „krzywej S”, która charakteryzuje rozwój nowych technologii, które gwałtownie mnożą się w okresie innowacji i odkryć, a następnie wyrównują się, gdy adopcja spowalnia i ustala się nowa „normalność”.

Te „krzywe S” są najczęściej kojarzone z technologiami komputerowymi, historią, która niemal pokrywa się z Zieloną Rewolucją. Po pierwszych komputerach typu mainframe wielkości budynku w latach 1950. pojawiły się komputery stacjonarne w latach 1970. i 80., używane głównie przez naukowców i hobbystów. Potem zwykli ludzie zaczęli z nich korzystać na początku lat 1990., a w połowie 2000 r. internet stał się popularny i teraz każdy ma komputer w kieszeni.

Szybkość innowacji wokół komputerów osobistych najwyraźniej uległa zmianie zwężał się nieco po latach cykli boomu i krachu. Wynika to częściowo z ograniczeń fizyki — przez wiele lat chipy komputerowe stawały się coraz mniejsze i szybsze, mniej więcej podwajając swoją prędkość i zmniejszając o połowę co dwa lata, znane jako prawo Moore'a. Ale naukowcy i inżynierowie mogą wycisnąć tylko tyle wydajności ze skończonych materiałów i być może zbliżają się do swoich granic (przynajmniej na razie). Ale to nie koniec innowacji — w obszarach takich jak VR, media społecznościowe, sztuczna inteligencja i inne aplikacje i poddziedziny cieszą się własnymi mniejszymi krzywymi S, być może mniejszymi niż łuk mikroprocesora lub komputera osobistego, ale z drugiej strony może nie.

Istnieje również przybliżona analogia do rolnictwa, gdzie spowolnienie postępu technologicznego również wpływa na tempo wzrostu, co oznacza wyższe ceny i inne efekty domina. Wzrost ma kluczowe znaczenie, dlatego dokładamy wszelkich starań, aby go podtrzymać. Firmy takie jak Monsanto edytują geny upraw, aby wytworzyć odporność na szkodniki i zwiększyć wydajność, tak drobną jak grubość ściany komórkowej, aby uzyskać niewielkie przyrosty wzrostu. Nawet ta niewielka ilość może mieć kluczowe znaczenie na dużą skalę w żywności i towarach, takich jak kukurydza czy soja, ale ogólne tempo innowacji i wzrost produkcji nie były tak dobre, jak w połowie ubiegłego wieku. Następny rozwój, który może pobudzić wzrost w celu zaspokojenia zapotrzebowania na żywność, może pochodzić z laboratorium, które stara się wycisnąć więcej plonów z zapasów, takich jak kukurydza, lub może pochodzić z zupełnie nieoczekiwanego miejsca. Innowacje są często przyczyną wzrostu, wraz z tworzeniem infrastruktury i łańcuchów dostaw, które go wspierają. Nowe nawozy umożliwiają rynki na skalę towarową dla upraw takich jak kukurydza; mniejsze, szybsze chipy komputerowe umożliwiają niemal pełną dystrybucję komputerów na całym świecie; nowo przebadany organizm stwarza zdolność do wytwarzania nowych enzymów, materiałów lub chemikaliów, które zaspokajają potrzeby rynku masowego w sposób znacznie bardziej zrównoważony niż status quo.

Rzeczywiście, biotechnologia wydaje się być na początku własnej krzywej S. Biotechnologia polega na nauce i pracy z żywymi systemami, w niektórych przypadkach nawet traktowanie ich trochę jak komputery. Może nie powinno być zaskoczeniem, jeśli podąża podobną trajektorią wzrostu.

Na tej arenie fermentacja w płynie – która tradycyjnie wykorzystuje drożdże do wszystkiego, od kwasu cytrynowego po alkohol na skalę przemysłową – może być z grubsza analogiczna do kukurydzy lub komputera osobistego, „spowalniającej” technologii, która wspina się na szczyt krzywej S. Tymczasem postępy w fermentacja precyzyjna, nowe i bardziej wyrafinowane techniki edycji genów oraz rosnąca różnorodność organizmów nauka i przemysł mogą się teraz uczyć i współpracować, aby otworzyć nowy krajobraz innowacji dla biomateriałów, produktów i metod produkcji. Jesteśmy dopiero na początku okresu odkrywania biotechnologii i nie wiadomo, co to może oznaczać dla sposobów, w jakie wytwarzamy to, czego potrzebujemy i używamy.

Praca z biologią oznacza tworzenie produktów i procesów zgodnych z naturą. Należy jednak zauważyć, że okresy masowego wzrostu od czasu rewolucji przemysłowej miały historyczne konsekwencje. W rolnictwie zwiększenie plonów odbywało się kosztem różnorodności upraw i przejścia na monokulturę, a także obudowa przez firmy że prawa autorskie zaszczepiają lub kodują ich ostateczne przestarzałość w swoim DNA. Widać to również w eksplozji technologii komputerowych, która stworzyła najszybciej rosnące strumienie odpadów na świecie. Wielu z nas czerpie inspirację z wizji innowatorów w branży, takich jak ci, którzy widzieli komputery od pomysłu do technologii kształtującej świat, która zmieniła sposób, w jaki komunikujemy się ze sobą, lub którym udało się opracować i rozpowszechnić środki do wykarmienia naszego rozwijającego się świata. Biotechnologia również może dawać przykład, nie tylko zmieniając sposób, w jaki wytwarzamy rzeczy, których potrzebujemy i konsumujemy, ale robiąc to sprawiedliwie i w harmonii z naturą.

Jeśli biotechnologia ma rosnąć wykładniczo, czy może zmienić ten aspekt cyklu innowacji? Jeśli tak, możemy niedługo spojrzeć wstecz na moment wielkiego wybuchu, kiedy zróżnicowana gama nowych produktów i zastosowań, opartych na biologii, oznaczała przesunięcie globalnej kultury konsumenckiej w kierunku lepszego dostosowania do planety.