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5 Inspirierende Wege Die synthetische Biologie wird Ernährung und Landwirtschaft revolutionieren

Die synthetische Biologie ist eines der am schnellsten wachsenden und aufregendsten Gebiete der Wissenschaft - und ein perfektes Beispiel für Innovationen der nächsten Generation. Synbio kombiniert Disziplinen wie Biologie, Design, Engineering und Softwareentwicklung und ermöglicht es uns, natürliche Systeme zu formen und sogar völlig neue von Grund auf neu zu erstellen.

Forscher, Ingenieure und Unternehmer nutzen Synbio bereits auf inspirierende Weise. In den letzten Jahren haben sie einen künstlichen Photosynthesevorgang entwickelt, ein Bakterium, das in Krebszellen eindringt, und sogar landwirtschaftliche Abfälle in umweltfreundliche Chemikalien verwandelt - und diese Beispiele kratzen kaum an der Oberfläche. Der globale Markt für synthetische Biologie wächst schnell und soll bis 2018 auf 16 Milliarden US-Dollar wachsen.

Jede neue oder disruptive Technologie, die den Status Quo bedroht, kann Verwirrung stiften und sogar Kontroversen auslösen. Im Falle von Synbio freue ich mich jedoch über das Potenzial, zur Lösung einiger der größten Probleme in der Lebensmittel- und Landwirtschaftsindustrie beizutragen.

In meiner Arbeit und Forschung bei der Thought For Food Foundation habe ich aus erster Hand gesehen, wie Innovatoren auf der ganzen Welt mit einer unternehmerischen Denkweise auf dieses Gebiet zugehen - Disziplinen kombinieren, fest verwurzelte Annahmen entwurzeln und Offenheit und Zusammenarbeit fördern -, um positive Auswirkungen zu erzielen. insbesondere im Bereich der Ernährungssicherheit.

Hier sind fünf der aufregendsten Wege, wie die synthetische Biologie die Lebensmittel- und Ag-Industrie verändert und den Weg für eine Zukunft ebnet, in der wir Hunger und Unterernährung beseitigen und gleichzeitig unsere Umwelt schützen und verbessern können.

1. Wir können Pflanzen von Grund auf entwerfen.

Stellen Sie sich leuchtende Bäume anstelle von Straßenlaternen vor. Pilze, die zu Möbeln werden. Pflanzen, die weniger Pestizide benötigen und Dürre widerstehen. Dies sind nur einige der Möglichkeiten, wie wir mithilfe synthetischer biologischer Ansätze in Pflanzen eine nachhaltigere und aufregendere Zukunft entwickeln können.

Wir treten in eine biologische Ära ein. Wenn die vergangenen Jahrzehnte von den industriellen und digitalen Revolutionen bestimmt wurden, dreht sich in der Zukunft alles darum, dass die Biologie für und mit uns funktioniert.

Die synthetische Biologie ermöglicht es uns, Design- und Konstruktionsprinzipien auf die Pflanzenwissenschaften anzuwenden. Wir können genau bestimmen, was Pflanzen tun sollen, und dann diesen Prozess erstellen, indem wir biologische Systeme präzise konstruieren.

Die Biologie folgt den allgemeinen Spuren der Computerindustrie - außer in diesem Fall ist DNA unsere Programmiersprache. Mit der Genomsequenzierung können wir DNA lesen, die uns viele wichtige Informationen liefert. Sobald wir diese Informationen gelesen haben, müssen wir verstehen, was der Code sagt. Maschinelles Lernen und Datenanalyse helfen uns in dieser Hinsicht, aber das Schreiben des Codes wird dort am interessantesten. Beim Schreiben können wir schließlich unsere Fantasie einsetzen und kreativ sein!

In den frühen Tagen war die Rekombination von DNA langsam und schwierig. Aber die Technologie wird von Tag zu Tag schneller, besser und billiger. Sie brauchen nicht einmal ein Labor - alles ist digital geworden. Software-Tools in Kombination mit Genom-Editing-Technologien ermöglichen es uns, Dinge zu tun, die vor 15 Jahren einfach nicht vorstellbar waren.

2. Wir können ethische, nachhaltige und effiziente Lösungen für unsere Lebensmittelbedürfnisse finden.

Mit der synthetischen Biologie können wir alles überdenken, was wir über die Herstellung von Lebensmitteln wissen. Zum Beispiel können wir Kuhmilch produzieren, ohne die eigentliche Kuh oder Eier zu benötigen, die nicht von Hühnern gelegt wurden. Ein Unternehmen namens Real Vegan Cheese besteht aus einem Team von Biologen, die eine Substanz herstellen, die dieselbe molekulare Identität wie Kuhmilch hat. Aus dieser Milch wird dann veganer Käse hergestellt - ein Käse, der aus im Wesentlichen echter Kuhmilch hergestellt wird - nur ohne tierische Beteiligung!

Dann gibt es die New Harvest-Initiative. Unter der Leitung von Isha Datar, einer Powerfrau, mit der ich kürzlich auf dem Hello Tomorrow Summit in Paris die Bühne teilen durfte, finanziert diese Organisation offene, öffentliche, kollaborative Forschung, um die Produktion tierischer Produkte ohne die tatsächlichen Tiere zu revolutionieren. Einige ihrer Projekte umfassen Perfect Day Foods, ein Unternehmen, das Milchprodukte ohne Kühe herstellt; Clara Foods, die Zellkultur zur Herstellung von Eiweiß verwenden; und ein Forschungsprojekt für Vogelgewebe mit dem Ziel, Puten- und Hühnerfleisch ohne Tiere zu produzieren.

Die synthetische Biologie hilft uns, das Unsichtbare zu optimieren.

Die zelluläre Landwirtschaft bietet unzählige Möglichkeiten, einschließlich der Möglichkeit, nährstoffreichere Lebensmittel mit einer längeren Haltbarkeit herzustellen, sowie Lebensmittel, die auf bestimmte Verwendungszwecke und Vorlieben zugeschnitten sind, wie Fleisch mit weniger gesättigten Fettsäuren, laktosefreie Milch und cholesterinfreie Eier oder Eiweiß, das speziell für verschiedene Backwaren wie Baiser oder flauschige Engelskuchen gedacht ist.

3. Wir können Lebensmittel sicherer und nahrhafter machen.

Die synthetische Biologie hilft uns, das Unsichtbare zu optimieren. Wir können den Geschmack und die Ernährungseigenschaften verbessern und neue Lebensmittel wie Algenbutter und hypoallergene Erdnüsse herstellen. Wir können Pflanzen helfen, mit weniger Wasser oder Land zu wachsen, und überempfindliche Systeme auf Produktionsebene entwickeln, um die Lebensmittel, die wir essen, sicherer zu halten.

Ein Unternehmen, Sample6, arbeitet daran, potenziell lebensbedrohliche Bakterien in Lebensmitteln zu finden und zu beseitigen, bevor sie in die Regale gelangen. Die integrierten Systeme erkennen schnell und einfach schädliche oder unerwünschte Bakterien in Produkten für eine Vielzahl von Branchen, einschließlich Lebensmittel und Gesundheitswesen. Zum Beispiel haben sie ein Testkit entwickelt, mit dem Listerien erkannt werden können, während sich Lebensmittel noch in der Verarbeitungsanlage befinden. Solche Kits liefern Ergebnisse in nur drei bis vier Stunden, während der herkömmliche Prozess bis zu 48 Stunden dauern kann.

Ein aufregendes Unternehmen, das daran arbeitet, Lebensmittel nährstoffreicher zu machen, ist Unibiome (ehemals Peer-to-Peer-Probiotika), 2015 TFF Challenge Finalists. Sie entwickeln Mikroben, um den Vitamingehalt in fermentierten Lebensmitteln wie Joghurt, Käse und Lebensmitteln auf Getreidebasis zu verbessern. Da es sich um traditionelle Lebensmittel auf der ganzen Welt handelt, wird durch die Erstellung von Versionen mit gesünderen mikrobiellen Inhalten sichergestellt, dass mehr Menschen in verschiedenen Regionen Zugang zu lebenswichtigen Nährstoffen haben. Das Unternehmen baut ein Open-Source-Peer-to-Peer-Sharing-Modell auf, um seine Probiotika in Entwicklungsländern zu vertreiben.

4. Jeder - auch Sie - hat die Werkzeuge, um mit dieser Technologie zu arbeiten.

Für mich ist der inspirierendste Aspekt von Synbio, dass Einzelpersonen und Startups - keine großen multinationalen Unternehmen - die Avantgarden dieses Bereichs sind. Eine DIY-Bewegung (Do-it-yourself) hat in diesem Bereich an Dynamik gewonnen, mit dem Ziel, mehr Menschen durch mehr Offenheit und Austausch die Möglichkeit zu geben, syn-bio-Ansätze zu verwenden. (Lesen Sie den Verhaltenskodex von DIY Bio, der ein Versprechen zu Bildung, Transparenz und Verantwortung enthält.)

DIY-Biolabors wie BioCurious und Genspace tauchen auf der ganzen Welt auf. Einige Unternehmen bieten sogar Produkte und Kits auf Verbraucherebene an, die Materialien enthalten, damit jeder mit der Biologie experimentieren und spielen kann, ohne Zugang zu einem Labor zu benötigen. Amino Labs verfügt beispielsweise über einen Simulator, mit dem Sie ein virtueller Bioingenieur werden können, und sendet ein Kit, mit dem Sie Ihr eigenes Labor einrichten können. In ähnlicher Weise bietet The Odin ein DIY-CRISPR-Kit für die bakterielle Gentechnik an, das Molekularbiologie und gentechnische Techniken mit genügend Material für fünf Experimente zu Hause lehrt. Dann gibt es Bento Labs, das ein mobiles DNA-Labor bietet, mit dem Sie DNA extrahieren, kopieren und visualisieren können - wo immer Sie wollen.

Die Demokratisierung von Synbio ermöglicht es Innovatoren, auf eine Weise „mit ihrem Essen zu spielen“, die vorher einfach nicht vorstellbar war - und sogar zu aktualisieren und zu verbessern, wie wir Lebensmittel zu Hause für den Verzehr zubereiten. Molekularküche und wissenschaftlich fundierte Kochtechniken wie Tauchbäder sind nur der Anfang. Mein Freund John Cumbers, der SynBioBeta, das Zentrum für Aktivitäten in der synthetischen Biologie, gegründet hat, ist besonders begeistert von den Auswirkungen der Fermentation auf die Zukunft von Lebensmitteln. "Von Kombucha über Bier bis hin zu Käse ist die Fähigkeit der Mikroben, unser Essen zu kochen und Aromen und Texturen aus biologischen Pfaden in Hefen und Bakterien herzustellen, wirklich aufregend", sagte er mir.

In Zukunft kann jeder überall Ideen haben und diese auf die gleiche Weise verwirklichen, wie wir heute schnell mobile Apps erstellen können.

5. Dies ist nur der Anfang. Eine Innovationswelle steht vor der Tür.

Wettbewerbe fördern auch Gemeinschaften junger Innovatoren, die daran interessiert sind, auf dem Gebiet der synthetischen Biologie zu arbeiten und zusammenzuarbeiten.

Natürlich gibt es unsere TFF Challenge (hier erfahren Sie mehr), bei der wir aktiv nach Synbio-Projekten suchen!

Ein weiterer Wettbewerb, der sich speziell darauf konzentriert, neue Köpfe zu gewinnen und neue Ideen in diesem Bereich zu entwickeln, ist der internationale Wettbewerb für gentechnisch veränderte Maschinen (iGEM), der die Schüler dazu ermutigt, in biologischen Systemen zu arbeiten und zu bauen. Unser TFF-Team freut sich, dieses Jahr am iGEM-Jamboree teilzunehmen, das vom 27. bis 31. Oktober 2016 in Boston stattfindet.

Hinweis: Wenn Sie ein Synbio-Forscher oder Enthusiast sind, der Ihre Innovation aus dem Labor in die reale Welt bringen möchte, sprechen Sie uns an - wir können Ihnen helfen! Das letztjährige iGEM-Team, Peer-to-Peer Probiotics (jetzt Unibiome), nahm an unserer Challenge teil, gewann einen Geldpreis und nahm am Accelerator Indie Bio teil, um weitere Einblicke und Erfahrungen in die Entwicklung ihres Startup-Unternehmens zu gewinnen.

Fazit

Die synthetische Biologie ist ein aufregendes aufstrebendes Gebiet mit dem Potenzial, einige der dringendsten Probleme auf dem Planeten zu lösen. Jeder Paradigmenwechsel bringt jedoch seine eigenen Herausforderungen mit sich. Wir müssen uns zunächst mit wichtigen Fragen im Zusammenhang mit der öffentlichen Wahrnehmung, der Ethik und der staatlichen Regulierung befassen.

Es gibt viel Raum für leidenschaftliche junge Innovatoren, um die Zukunft dieser Technologie mitzugestalten. In der Zukunft, auf die wir hinarbeiten, hat jeder Mann, jede Frau und jedes Kind angemessenen Zugang zu sicheren, nahrhaften Lebensmitteln. Wir können einen Planeten mit mehr als 9 Milliarden Menschen ernähren, ohne unsere natürlichen Ressourcen zu gefährden. Und jeden Tag entdecken wir neue, überraschende Wege, um unsere Nahrungsmittelsysteme zu verbessern.

HINWEIS! Wenn Sie mehr über die DIY-Bio-Bewegung erfahren möchten, hören Sie sich unseren TFF-Podcast zu Hacker Values ​​mit Daniel Grushkin von GenSpace und Biodesign Challenge an!