Ετοιμαστείτε για μια έκρηξη παραγωγικότητας στη βιοτεχνολογία

Εάν η βιοτεχνολογία ακολουθήσει το ίδιο τόξο ανάπτυξης με τη γεωργία ή την τεχνολογία υπολογιστών, θα μπορούσε να μεταμορφώσει τον κόσμο.

Παρ' όλες τις ελλείψεις μας, οι άνθρωποι είναι πολύ καλοί στο να γίνονται καλύτεροι. Η ικανότητα να τελειοποιούμε και να βελτιώνουμε τις μεθόδους και τις τεχνολογίες μας είναι ένα καθοριστικό χαρακτηριστικό του είδους μας. Για χιλιάδες χρόνια, βρίσκαμε πιο αποτελεσματικούς και αποδοτικούς τρόπους εργασίας με ακατέργαστους πόρους όπως το ξύλο και το μέταλλο, μετατρέποντάς τους σε εργαλεία και τεχνολογίες που γίνονται όλο και πιο προηγμένες. Τώρα που μαθαίνουμε να καινοτομούμε με τον πολύπλοκο βιολογικό μηχανισμό που εφευρέθηκε από τη Φύση, η πρόσφατη ιστορία σε άλλες βιομηχανίες υποδηλώνει ότι ο ρυθμός ανάπτυξης θα μπορούσε να είναι μετασχηματιστικός για τα πάντα, από τη μεταποίηση έως τα φάρμακα έως τα τρόφιμα.

Κατά τη διάρκεια των χιλιετιών, όταν οι άνθρωποι φρόντιζαν για πρώτη φορά τα τοπία και τα ζώα, ήταν εν μέρει μέσω παρατήρησης και επιλογής. Οι σπόροι από μια καλλιέργεια που αναπτύσσεται άφθονα και αξιόπιστα σώζονται. ευνοείται ένα ζώο που παράγει και συμπεριφέρεται καλά. Με την πάροδο του χρόνου, εξημερώσαμε τα είδη και τα στελέχη που λειτουργούσαν καλύτερα για τις ανάγκες μας και λειτουργώντας με αυτόν τον τρόπο φτάσαμε στα όρια ανάπτυξης με βάση τις γνώσεις και τα εργαλεία που ήταν διαθέσιμα εκείνη την εποχή. Για αιώνες, οι αποδόσεις για καλλιέργειες όπως το καλαμπόκι παρέμειναν σχετικά σταθερές.

Όλα άλλαξαν στα μέσα του 20ου αιώνα. Οι πρόοδοι στα συνθετικά λιπάσματα και την επιλογή στελεχών και άλλα εργαλεία της σύγχρονης γεωργίας ξεκίνησαν μια συνεχιζόμενη περίοδο τεράστιας ανάπτυξης της παραγωγής της γεωργίας. Η παγκόσμια ακαθάριστη παραγωγή αυξήθηκε κατά 60 τοις εκατό από το 1938 έως τα τέλη της δεκαετίας του 1950 — έκτοτε, έχει υπερδιπλασιαστεί ξανά. Σήμερα, κατά μέσο όρο, ο κόσμος παράγει σχεδόν τρεις φορές όσο περισσότερους κόκκους δημητριακών μπορούσαμε να πάρουμε από την ίδια περιοχή γης το 1961. Από το 1950, υπήρξε υπερπενταπλάσια αύξηση στις συνολικές αποδόσεις καλαμποκιού μόνο στις Ηνωμένες Πολιτείες.

Τα πράγματα άρχισαν να μαγειρεύουν τη δεκαετία του 1970, κατά την πρώτη περίοδο της εκτόξευσης της γεωργικής παραγωγής, που ονομάζεται «Πράσινη Επανάσταση». Οι πρόοδοι στα χημικά λιπάσματα, την επιλογή στελεχών, τα φυτοφάρμακα και άλλες τεχνολογίες συνδέθηκαν σε μια ολοένα και πιο παγκοσμιοποιημένη αγορά καλλιεργειών και εμπορευμάτων, η οποία οδήγησε στη βελτίωση των αποδόσεων των καλλιεργειών σε όλο τον κόσμο και στην ικανότητα τροφοδοσίας των αυξανόμενων πληθυσμών. Πιο πρόσφατες βελτιώσεις έχουν προκύψει μέσω νέων τεχνολογιών όπως η ρομποτική και η γενετική επεξεργασία, αλλά οι αποδόσεις αυτές μειώνονται. Από το 2011 έως το 2019, το συνολικό ποσό της παγκόσμιας γεωργικής παραγωγής ήταν 6% λιγότερο από ό,τι θα ήταν εάν είχαμε διατηρήσει τον ίδιο ρυθμό ανάπτυξης της προηγούμενης δεκαετίας.

Αυτό θα μπορούσε να περιγραφεί ως η κορυφή μιας «καμπύλης S», η οποία χαρακτηρίζει την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών που πολλαπλασιάζονται εκρηκτικά κατά τη διάρκεια μιας περιόδου καινοτομίας και ανακάλυψης, στη συνέχεια ισοπεδώνονται καθώς η υιοθέτηση επιβραδύνεται και δημιουργείται ένα νέο «κανονικό».

Αυτές οι «καμπύλες S» συνδέονται συχνότερα με τεχνολογίες υπολογιστών, μια ιστορία που σχεδόν επικαλύπτεται με την Πράσινη Επανάσταση. Μετά τους πρώτους μεγάλους υπολογιστές μεγέθους κτιρίου της δεκαετίας του 1950, εμφανίστηκε ο επιτραπέζιος προσωπικός υπολογιστής στις δεκαετίες του 1970 και του 80, ο οποίος χρησιμοποιήθηκε κυρίως από ερευνητές και χομπίστες. Στη συνέχεια, οι καθημερινοί άνθρωποι άρχισαν να τα χρησιμοποιούν στις αρχές της δεκαετίας του 1990, και από τα μέσα της δεκαετίας του 2000, το Διαδίκτυο έγινε δημοφιλές και τώρα όλοι έχουν έναν υπολογιστή στην τσέπη τους.

Η ταχύτητα της καινοτομίας γύρω από τους προσωπικούς υπολογιστές έχει φαινομενικά μειώθηκε λίγο μετά από χρόνια κύκλων άνθησης και κατάρρευσης. Αυτό οφείλεται εν μέρει στους περιορισμούς της φυσικής - για πολλά χρόνια, τα τσιπ υπολογιστών γίνονταν εκθετικά μικρότερα και πιο γρήγορα, διπλασιάζονταν περίπου σε ταχύτητα και μειώνονταν στο μισό σε μέγεθος κάθε δύο χρόνια, γνωστό ως Νόμος του Μουρ. Αλλά οι επιστήμονες και οι μηχανικοί μπορούν μόνο να αποσπάσουν τόσες επιδόσεις από πεπερασμένα υλικά και μπορεί να πλησιάζουν τα όριά τους (τουλάχιστον προς το παρόν). Αλλά αυτό δεν είναι το τέλος της καινοτομίας - σε τομείς όπως η εικονική πραγματικότητα, τα μέσα κοινωνικής δικτύωσης, η τεχνητή νοημοσύνη και άλλες εφαρμογές και υποπεδία απολαμβάνουν τις δικές τους μικρότερες καμπύλες S, ίσως μικρότερες από το τόξο του μικροτσίπ ή του προσωπικού υπολογιστή, αλλά και πάλι, ίσως δεν.

Υπάρχει επίσης μια χονδρική αναλογία με τη γεωργία, όπου η επιβράδυνση των τεχνολογικών εξελίξεων επηρεάζει επίσης τον ρυθμό ανάπτυξης, πράγμα που σημαίνει υψηλότερες τιμές και άλλες επιπτώσεις. Η ανάπτυξη είναι ζωτικής σημασίας, επομένως καταβάλλεται κάθε δυνατή προσπάθεια για τη διατήρησή της. Εταιρείες όπως η Monsanto επεξεργάζονται τα γονίδια των καλλιεργειών για να δημιουργήσουν αντίσταση στα παράσιτα και να προσθέσουν αποτελεσματικότητες, τόσο μικρές όσο το πάχος ενός κυτταρικού τοιχώματος, για να αποκομίσουν μικρά κέρδη στην ανάπτυξη. Ακόμη και αυτή η μικρή ποσότητα μπορεί να είναι κρίσιμης σημασίας σε μεγάλες κλίμακες σε τρόφιμα και αγαθά όπως το καλαμπόκι ή η σόγια, αλλά ο συνολικός ρυθμός καινοτομίας και η αύξηση της παραγωγής δεν σημείωσαν αρκετά τα κέρδη που είχαν στα μέσα του περασμένου αιώνα. Η επόμενη εξέλιξη που μπορεί να δώσει ώθηση στην ανάπτυξη για να καλύψει τις απαιτήσεις σε τρόφιμα μπορεί να προέλθει από ένα εργαστήριο που προσπαθεί να πιέσει περισσότερη απόδοση από τις αναμονής, όπως το καλαμπόκι, ή μπορεί να προέλθει από κάπου εντελώς απροσδόκητο. Η καινοτομία είναι συχνά αυτό που πυροδοτεί την ανάπτυξη, μαζί με τη δημιουργία υποδομών και εφοδιαστικές αλυσίδες για να το υποστηρίξουν. Τα νέα λιπάσματα επιτρέπουν αγορές σε κλίμακα εμπορευμάτων για καλλιέργειες όπως το καλαμπόκι. Τα μικρότερα, ταχύτερα τσιπ υπολογιστών επιτρέπουν μια σχεδόν πλήρη παγκόσμια διανομή υπολογιστών. Ένας πρόσφατα μελετημένος οργανισμός δημιουργεί την ικανότητα να παράγει νέα ένζυμα, υλικά ή χημικές ουσίες που εξυπηρετούν τις ανάγκες της μαζικής αγοράς πολύ πιο βιώσιμα από το status quo.

Πράγματι, η βιοτεχνολογία φαίνεται να βρίσκεται στην αρχή της δικής της καμπύλης S. Η Biotech έχει να κάνει με τη μελέτη και την εργασία με ζωντανά συστήματα, σε ορισμένες περιπτώσεις ακόμη και αντιμετωπίζοντάς τους λίγο σαν υπολογιστές. Ίσως δεν πρέπει να αποτελεί έκπληξη εάν ακολουθεί παρόμοια τροχιά ανάπτυξης.

Σε αυτό το πεδίο, η υγρή ζύμωση - η οποία παραδοσιακά χρησιμοποιεί μαγιά για τα πάντα, από κιτρικό οξύ έως αλκοόλ σε βιομηχανική κλίμακα - μπορεί να είναι περίπου ανάλογη με το καλαμπόκι ή τον προσωπικό υπολογιστή, μια τεχνολογία «επιβράδυνσης» που σέρνεται στην κορυφή της καμπύλης S. Εν τω μεταξύ, προχωρά ζύμωση ακριβείας, νέες και πιο εξελιγμένες τεχνικές γονιδιακής επεξεργασίας και το αυξανόμενη ποικιλία οργανισμών από τα οποία η επιστήμη και η βιομηχανία μπορούν τώρα να διδαχθούν και να συνεργαστούν, συνδυάζονται για να ανοίξουν νέο τοπίο καινοτομίας για υλικά, προϊόντα και μεθόδους παραγωγής βιολογικών προϊόντων. Είμαστε μόλις στην αρχή μιας περιόδου ανακάλυψης με τη βιοτεχνολογία και δεν μπορούμε να πούμε τι θα μπορούσε να σημαίνει αυτό για τους τρόπους που φτιάχνουμε αυτό που χρειαζόμαστε και χρησιμοποιούμε.

Η εργασία με τη βιολογία σημαίνει την κατασκευή προϊόντων και διαδικασιών που μπορούν να είναι συμβατές με τη φύση. Αλλά είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι ιστορικά υπήρξαν συνέπειες στις τεράστιες περιόδους ανάπτυξης μετά τη βιομηχανική επανάσταση. Στη γεωργία, οι αυξημένες αποδόσεις βαρύνουν την ποικιλία των καλλιεργειών και τη στροφή στη μονοκαλλιέργεια καθώς και περίφραξη από εταιρείες ότι τα πνευματικά δικαιώματα σπόροι ή κωδικοποιούν την ενδεχόμενη απαρχαιότητά τους στο ίδιο τους το DNA. Μπορείτε επίσης να το δείτε αυτό στην έκρηξη των τεχνολογιών υπολογιστών που έχει δημιουργήσει το ταχύτερα αναπτυσσόμενες ροές αποβλήτων στον κόσμο. Πολλοί από εμάς εμπνέονται από το όραμα των καινοτόμων του κλάδου, όπως εκείνοι που είδαν τους υπολογιστές από μια ιδέα σε μια τεχνολογία που διαμορφώνει τον κόσμο που άλλαξε τον τρόπο με τον οποίο αλληλεπιδρούμε μεταξύ μας ή που κατάφεραν να αναπτύξουν και να διανείμουν τα μέσα τροφοδοσίας του αναπτυσσόμενου κόσμου μας. Η Biotech μπορεί επίσης να δώσει το παράδειγμα, όχι απλώς μεταμορφώνοντας τον τρόπο που φτιάχνουμε τα πράγματα που χρειαζόμαστε και καταναλώνουμε, αλλά για να το κάνουμε δίκαια και σε αρμονία με τη Φύση.

Εάν η βιοτεχνολογία πρόκειται να αναπτυχθεί εκθετικά, μπορεί να αλλάξει αυτή την πτυχή του κύκλου της καινοτομίας; Αν ναι, μπορεί σύντομα να κοιτάξουμε πίσω σε μια στιγμή της μεγάλης έκρηξης, όταν μια ποικιλία νέων προϊόντων και εφαρμογών, βασισμένων στη βιολογία, σηματοδότησε μια μετατόπιση της παγκόσμιας καταναλωτικής κουλτούρας σε καλύτερη ευθυγράμμιση με τον πλανήτη.