Biozinātne paātrinās Austrumu un Rietumu konverģenci nākamajā gadsimtā

Ja pašreizējās ekonomiskās izaugsmes tendences turpināsies, lielā atšķirība starp Rietumeiropu un Austrumu un Dienvidāziju ienākumos uz vienu iedzīvotāju, kas sākās pirms 200 gadiem, kaut kad šajā gadsimtā beigsies. Noslēguma atslēga būs lielāka tehnoloģiju pieejamība, augstākā izglītība Austrumāzijā un Dienvidāzijā un nerimstoša zināšanu izplatīšana, tostarp biozinātnēs. Biozinātņu sasniegumi ir gatavi sniegt būtisku ieguldījumu angļu ekonomista Tomasa Maltusa četrās cilvēka dzīvības vajadzībām — pārtikai, šķiedrai, degvielai un būvmateriāliem —, kā arī cilvēku un dzīvnieku veselībai, bioloģiskās daudzveidības saglabāšanai un vides atveseļošanai un ilgtspējībai. .





Kā es un mans līdzautors Leo Furhts nesen rakstījām Diverģence, konverģence un inovācijas: Austrumu-Rietumu biozinātne trauksmainā laikmetā , 21. gadsimta vēsture aprakstīs lielo ekonomisko un tehnoloģisko konverģenci starp Austrumiem un Rietumiem. Tas arī vēl vairāk sapinās cilvēces pieredzes ekonomiskos un ekoloģiskos sižetus, jo milzīgais Ķīnas un Indijas iedzīvotāju skaits cenšas iekļūt vidusšķirā. Videi ilgtspējīgai ekonomikas izaugsmei būs nepieciešams praktiski izmantot zināšanas par dzīvības kodu, šūnu procesiem, biosintēzi un bioloģisko reģenerāciju. Šīs perspektīvas ir pieejamas, jo biozinātnes atrodas savas konverģences vidū — ar informācijas tehnoloģijām, nanotehnoloģijām, mikroelektroniku, materiāliem, mākslīgo intelektu, robotiku, arhitektūru un dizainu.




Izgudrojumu laika skala



kurā dienā katru gadu ir Lieldienas

No William Hoffman un Leo Furcht, Biologa iztēle: Inovācijas biozinātnēs (Oxford University Press, 2014)



Biomolekulas, prāta spējas un Maltusa robežas

Molekulārās bioloģijas produkti veido arvien lielāku pasaules ekonomikas daļu ar katru gadu, jo tehnoloģijas attīstās, ražošanas procesi uzlabojas un tirgi paplašinās. Pēdējos gados rūpnieciskā biotehnoloģija ir augusi straujāk nekā bioloģisko zāļu un lauksaimniecības biotehnoloģiju nozares ASV.



Ģenētiski modificēts pašmāju produkts



ASV biotehnoloģiju ieņēmumi miljardos ASV dolāru.
Avots: Roberts Karlsons, Nature Biotechnology, Presē

Rūpnieciskajā biotehnoloģijā tiek izmantotas videi nekaitīgākas un tīrākas tehnoloģijas, lai ražotu ķīmiskas vielas, šķīdinātājus, degvielu un tādus materiālus kā biokompozīti un bioplastmasa. Šīs nozares izaugsme var vājināt saikni starp ekonomisko izaugsmi, vides piesārņojumu un siltumnīcefekta gāzu emisijām. Genomika, sintētiskā bioloģija un vielmaiņas inženierija ir gatavas paātrināt rūpniecisko enzīmu un atjaunojamo bioloģisko produktu projektēšanas un ražošanas izaugsmi. Austrumāzijas un Dienvidāzijas rūpniecisko enzīmu ražošana un patēriņš pieaug, jo Āzijas vidusšķira paplašinās.



Biozinātne ļauj galvenajām labības kultūrām, piemēram, kviešiem, rīsiem un kukurūzai, pielāgoties mainīgajam klimatam. Graudaugu ražai līdz gadsimta vidum ir jāpalielinās par aptuveni 70 procentiem, lai pabarotu prognozētos deviņus miljardus cilvēku, kas pēc tam apdzīvos mūsu planētu. Izaicinājums pabarot deviņus miljardus cilvēku bez turpmākas mežu izciršanas un vides degradācijas ir atdzīvinājis maltusiskās robežas mūsu planētas ekoloģiskās kapacitātes ziņā. Šie ierobežojumi ir izteikti pārtikas un ūdens trūkumā, piespiedu migrācijā, politiskajā nestabilitātē, bruņotos konfliktos, seku mazināšanas un attīrīšanas pasākumos, kā arī veselības aprūpē saistībā ar piesārņojumu un klimata pārmaiņām. Pat izmantojot jaudīgos pārtikas kultūru biozinātnes rīkus, ar marķieru palīdzību, mērķtiecīgu mutāciju selekciju, ģenētisko modifikāciju un citus, augkopības līmeņa saglabāšana gaidāmā augstākā temperatūrā un ar mazāku ūdens daudzumu ir ļoti apšaubāma.



Precīza labības graudu genoma rediģēšana varētu nodrošināt rīsus, kviešus un kukurūzu ar slāpekļa piesaistes iespējām, tādējādi samazinot vajadzību pēc sintētiskā mēslojuma ar to vides un atmosfēras izmaksām. Austrumāzija un Dienvidāzija, kas saskaras ar lielām pārtikas ražošanas problēmām, ekoloģiskiem ierobežojumiem, piesārņojumu no mēslošanas līdzekļu lietošanas un sausuma, ko izraisa klimata pārmaiņas, var uzņemties vadību pār Rietumiem inovatīvu pārtikas kultūru tehnoloģiju ieviešanā.

Tikmēr simtiem tūkstošu cilvēku no daudzām etniskajām grupām pēdējo desmit gadu laikā ir dekodēti genomi, un paredzams, ka to skaits pieaugs eksponenciāli, jo sekvencēšanas tehnoloģiju produktivitāte pieaug un cenas samazinās. Genomiskā informācija kopā ar precīzu genoma rediģēšanu un bioreģeneratīviem rīkiem sniedz mums vēl nepieredzētu spēku, lai veidotu evolūcijas gaitu, tostarp mūsu pašu.



izmaksas par genomu



kā karalis Edvards nomira

Cilvēka izmēra genoma sekvencēšanas izmaksu tendence un Mūra likums 2001–2015.
Avots: Kris A. Wetterstrand, DNS sekvencēšanas izmaksas: dati no NHGRI genoma sekvencēšanas programmas.

Tehnoloģisko inovāciju prakse industriālajā laikmetā – ideju, izgudrojumu un tehnoloģiju sistemātiska pielietošana tirgos, tirdzniecībā un sociālajās sistēmās – tagad tiek apvienota ar dzīvības kodu, DNS un dzīvības pamatvienību – šūnu. Pat ja ekonomiskā plaisa starp Austrumiem un Rietumiem samazinās, nevienai citai konverģencei nav tik dziļas ietekmes uz mūsu nākotni un dzīvo sistēmu un ekosistēmu veselību nākotnē. Tas padara politikas veidotāju uzdevumu par biedējošu.