Maak je klaar voor een explosie van productiviteit in de biotechnologie

Als biotech dezelfde groeicurve volgt als landbouw of computertechnologie, zou het de wereld kunnen veranderen.

Ondanks al onze tekortkomingen zijn mensen erg goed in beter worden. Het vermogen om onze methoden en technologieën te verfijnen en te verbeteren is een bepalend kenmerk van onze soort. Duizenden jaren lang hebben we effectievere en efficiëntere manieren gevonden om met ruwe hulpbronnen zoals hout en metaal te werken, en deze om te zetten in gereedschappen en technologieën die steeds geavanceerder worden. Nu we leren te innoveren met de complexe biologische machines die door de natuur zijn uitgevonden, suggereert de recente geschiedenis in andere industrieën dat de groeisnelheid een transformatie zou kunnen zijn voor alles, van productie tot medicijnen tot voedsel.

Tijdens de millennia toen mensen voor het eerst landschappen en vee beheerden, was dit gedeeltelijk door middel van observatie en selectie. Zaden van een gewas dat overvloedig en betrouwbaar groeit, worden bewaard; een dier dat produceert en zich goed gedraagt, heeft de voorkeur. In de loop van de tijd hebben we de soorten en soorten gedomesticeerd die het beste aan onze behoeften voldeden, en op deze manier bereikten we de grenzen van de groei op basis van de kennis en hulpmiddelen die op dat moment beschikbaar waren. Eeuwenlang bleven de opbrengsten voor gewassen zoals maïs relatief stabiel.

Alles veranderde in het midden van de 20e eeuw. Vooruitgang in synthetische meststoffen en de selectie van soorten en andere instrumenten van de moderne landbouw vormden het begin van een aanhoudende periode van enorme groei in de output van de landbouw. De wereldwijde bruto-output is van 60 tot eind jaren vijftig met 1938 procent gestegen - sindsdien is het opnieuw meer dan verdubbeld. Tegenwoordig produceert de wereld gemiddeld bijna drie keer zoveel graankorrels als we konden krijgen van hetzelfde stuk land in 1961. Sinds 1950 is er een meer dan vervijfvoudiging alleen in de totale maïsopbrengsten in de Verenigde Staten.

In de jaren zeventig werd het echt koken, tijdens de eerste periode van torenhoge landbouwproductie, de 'Groene Revolutie'. Vooruitgang in chemische meststoffen, selectie van soorten, pesticiden en andere technologieën werden aangesloten op een steeds meer geglobaliseerde markt voor gewassen en grondstoffen, wat leidde tot betere gewasopbrengsten over de hele wereld en het vermogen om groeiende populaties te voeden. Meer recente verbeteringen zijn tot stand gekomen door nieuwe technologieën zoals robotica en genetische bewerking, maar het rendement dat deze bieden neemt af. Van 1970 tot 2011 was het totale bedrag van de wereldwijde landbouwproductie: 6% minder dan het zou zijn geweest als we hetzelfde groeitempo van het decennium ervoor hadden aangehouden.

Dit kan worden omschreven als de top van een 'S-curve', die de groei van nieuwe technologieën typeert die zich explosief verspreiden tijdens een periode van innovatie en ontdekking, om vervolgens af te vlakken naarmate de acceptatie vertraagt ​​en een nieuw 'normaal' wordt ingesteld.

Deze 'S-curven' worden meestal geassocieerd met computertechnologieën, een geschiedenis die bijna overlapt met de Groene Revolutie. Na de eerste mainframes ter grootte van een gebouw in de jaren vijftig, kwam in de jaren zeventig en tachtig de desktop-pc, die vooral werd gebruikt door onderzoekers en hobbyisten. Toen begonnen gewone mensen ze te gebruiken in het begin van de jaren negentig, en tegen het midden van de jaren 1950 wordt internet populair en heeft nu iedereen een computer op zak.

De snelheid van innovatie rond personal computing heeft schijnbaar een beetje taps toelopend na jaren van boom en bust cycli. Dit komt deels door de beperkingen van de natuurkunde - gedurende vele jaren werden computerchips exponentieel kleiner en sneller, ongeveer verdubbeld in snelheid en elke twee jaar gehalveerd, bekend als de wet van Moore. Maar wetenschappers en ingenieurs kunnen maar zoveel prestaties uit eindige materialen persen en kunnen hun limieten naderen (althans voorlopig). Maar dat is niet het einde van innovatie - op gebieden als VR, sociale media, AI en andere toepassingen en subgebieden genieten hun eigen kleinere S-curven, misschien kleiner dan de boog van de microchip of personal computer, maar nogmaals, misschien niet.

Er is ook een ruwe analogie met landbouw, waar vertragende technologische vooruitgang ook de groeisnelheid beïnvloedt, wat hogere prijzen en andere domino-effecten betekent. Groei is cruciaal, dus er wordt alles aan gedaan om deze te behouden. Bedrijven als Monsanto bewerken de genen van gewassen om resistentie tegen ongedierte te creëren en efficiëntie toe te voegen, zo klein als de dikte van een celwand, om kleine groeiwinsten te behalen. Zelfs die kleine hoeveelheid kan op grote schaal cruciaal zijn in voedsel en grondstoffen zoals maïs of soja, maar het algehele tempo van innovatie en groei van de productie is niet zo goed gegroeid als in het midden van de vorige eeuw. De volgende ontwikkeling die de groei kan stimuleren om aan de voedselbehoefte te voldoen, kan afkomstig zijn van een laboratorium dat ernaar streeft om meer opbrengst uit de stand-bystations te persen, zoals maïs, of het kan ergens totaal onverwachts komen. Innovatie is vaak de oorzaak van de groei, samen met de vorming van infrastructuur en toeleveringsketens om dit te ondersteunen. Nieuwe meststoffen maken markten op basis van grondstoffen mogelijk voor gewassen zoals maïs; kleinere, snellere computerchips maken een bijna volledige wereldwijde distributie van computers mogelijk; een nieuw bestudeerd organisme creëert het vermogen om nieuwe enzymen, materialen of chemicaliën te produceren die veel duurzamer aan de behoeften van de massamarkt voldoen dan de status-quo.

Biotechnologie lijkt inderdaad aan het begin van zijn eigen S-curve te staan. Bij biotech draait alles om het bestuderen en werken met levende systemen, in sommige gevallen zelfs ze een beetje als computers behandelen. Misschien zou het geen verrassing moeten zijn als het een vergelijkbaar groeitraject volgt.

In deze arena kan vloeibare fermentatie - waarbij traditioneel gist wordt gebruikt voor alles van citroenzuur tot alcohol op industriële schaal - ruwweg analoog zijn aan maïs of de personal computer, een 'langzame' technologie die naar de top van zijn S-curve kruipt. Ondertussen vorderingen in precisie fermentatie, nieuwe en meer geavanceerde technieken voor het bewerken van genen, en de groeiende diversiteit aan organismen waar de wetenschap en de industrie nu van kunnen leren en mee kunnen werken, wordt gecombineerd om een ​​nieuw landschap van innovatie voor biogebaseerde materialen, producten en productiemethoden te openen. We staan ​​nog maar aan het begin van een periode van ontdekking met biotech, en het is niet te zeggen wat dat zou kunnen betekenen voor de manieren waarop we maken wat we nodig hebben en gebruiken.

Werken met biologie betekent het bouwen van producten en processen die compatibel kunnen zijn met de natuur. Maar het is belangrijk op te merken dat er historisch gezien gevolgen zijn geweest voor de enorme groeiperiodes sinds de industriële revolutie. In de landbouw zijn hogere opbrengsten ten koste gegaan van de diversiteit van gewassen, en een omschakeling naar monocultuur en behuizing door bedrijven dat copyright zaait of codeert voor hun uiteindelijke veroudering in hun eigen DNA. Je kunt dit ook zien aan de explosie van computertechnologieën die de snelst groeiende afvalstromen in de wereld. Velen van ons laten zich inspireren door de visie van vernieuwers in de industrie, zoals degenen die computers zagen van een idee tot een wereldvormende technologie die de manier waarop we met elkaar omgaan veranderde, of die erin slaagden de middelen te ontwikkelen en te distribueren om onze groeiende wereld te voeden. Biotech kan ook een voorbeeld zijn, niet alleen door de manier waarop we de dingen maken die we nodig hebben en consumeren te veranderen, maar door dit op een rechtvaardige manier en in harmonie met de natuur te doen.

Als biotechnologie op het punt staat exponentieel te groeien, kan het dit aspect van de innovatiecyclus dan veranderen? Als dat zo is, kunnen we binnenkort terugkijken op een oerknalmoment, toen een breed scala aan nieuwe producten en toepassingen, gebaseerd op biologie, een verschuiving van de wereldwijde consumentencultuur naar een betere afstemming op de planeet betekende.