Preparati per un'esplosione di produttività nella biotecnologia

Se la biotecnologia segue lo stesso arco di crescita dell'agricoltura o della tecnologia informatica, potrebbe trasformare il mondo.

Nonostante tutte le nostre carenze, gli esseri umani sono molto bravi a migliorare. La capacità di perfezionare e migliorare i nostri metodi e tecnologie è una caratteristica distintiva della nostra specie. Per migliaia di anni abbiamo trovato modi più efficaci ed efficienti di lavorare con risorse grezze come legno e metallo, trasformandole in strumenti e tecnologie sempre più avanzati. Ora che stiamo imparando a innovare con il complesso macchinario biologico inventato dalla natura, la storia recente in altri settori suggerisce che il tasso di crescita potrebbe essere trasformativo per qualsiasi cosa, dalla produzione alla medicina al cibo.

Durante i millenni in cui l'uomo ha gestito per la prima volta paesaggi e bestiame, è stato in parte attraverso l'osservazione e la selezione. I semi di un raccolto che cresce in abbondanza e in modo affidabile vengono salvati; un animale che produce e si comporta bene è favorito. Nel tempo abbiamo addomesticato le specie e i ceppi che meglio si adattavano ai nostri bisogni, e operando in questo modo abbiamo raggiunto i limiti di crescita in base alle conoscenze e agli strumenti a disposizione all'epoca. Per secoli, i raccolti di colture come il mais sono rimasti relativamente stabili.

Tutto è cambiato a metà del 20° secolo. I progressi nei fertilizzanti sintetici e nella selezione dei ceppi e altri strumenti dell'agricoltura moderna hanno dato il via a un periodo in corso di immensa crescita della produzione agricola. ​​La produzione lorda mondiale è aumentata del 60% dal 1938 alla fine degli anni '1950 e da allora è più che raddoppiata di nuovo. Oggi, in media, il mondo produce quasi tre volte quanti cereali potevamo ottenere dalla stessa area di terra nel 1961. Dal 1950 c'è stato un aumento di oltre cinque volte nelle rese complessive di mais nei soli Stati Uniti.

Le cose si misero davvero a cuocere negli anni '1970, durante il primo periodo di produzione agricola alle stelle, chiamato “Rivoluzione Verde”. I progressi nei fertilizzanti chimici, nella selezione dei ceppi, nei pesticidi e in altre tecnologie sono stati inseriti in un mercato delle colture e delle materie prime sempre più globalizzato, che ha portato a migliorare i raccolti in tutto il mondo e alla capacità di nutrire popolazioni in crescita. Miglioramenti più recenti sono stati ottenuti attraverso nuove tecnologie come la robotica e l'editing genetico, ma i rendimenti che forniscono stanno diminuendo. Dal 2011 al 2019, l'importo complessivo della produzione agricola globale è stato 6% in meno di quanto sarebbe stato se avessimo mantenuto lo stesso tasso di crescita del decennio precedente.

Questo potrebbe essere descritto come il vertice di una "curva a S", che caratterizza la crescita di nuove tecnologie che proliferano in modo esplosivo durante un periodo di innovazione e scoperta, per poi stabilizzarsi man mano che l'adozione rallenta e si stabilisce una nuova "normalità".

Queste "curve a S" sono spesso associate alle tecnologie informatiche, una storia che quasi si sovrappone alla Rivoluzione Verde. Dopo i primi mainframe delle dimensioni di un edificio degli anni '1950, è arrivato il personal computer desktop negli anni '1970 e '80, utilizzato principalmente da ricercatori e hobbisti. Poi la gente comune ha iniziato a usarli all'inizio degli anni '1990 e, verso la metà degli anni 2000, Internet è diventato popolare e ora tutti hanno un computer in tasca.

Apparentemente, la velocità dell'innovazione intorno al personal computer si è leggermente assottigliata dopo anni di cicli di boom e bust. Ciò è in parte dovuto ai limiti della fisica: per molti anni, i chip dei computer sono diventati esponenzialmente più piccoli e veloci, raddoppiando all'incirca la velocità e dimezzando le dimensioni ogni due anni, nota come legge di Moore. Ma scienziati e ingegneri possono solo spremere così tante prestazioni da materiali finiti e potrebbero avvicinarsi ai loro limiti (almeno per ora). Ma questa non è la fine dell'innovazione: in aree come la realtà virtuale, i social media, l'intelligenza artificiale e altre applicazioni e i sottocampi si stanno godendo le proprie curve a S più piccole, forse più piccole dell'arco del microchip o del personal computer, ma poi di nuovo, forse non.

C'è anche un'analogia approssimativa con l'agricoltura, dove il rallentamento dei progressi tecnologici influisce anche sul tasso di crescita, il che significa prezzi più alti e altri effetti a catena. La crescita è fondamentale, quindi viene fatto ogni sforzo per sostenerla. Aziende come la Monsanto modificano i geni delle colture per creare resistenza ai parassiti e per aggiungere efficienze, minuscole quanto lo spessore di una parete cellulare, per ottenere piccoli guadagni di crescita. Anche quella piccola quantità può essere cruciale su larga scala nel cibo e nelle materie prime come il mais o la soia, ma il ritmo generale dell'innovazione e della crescita della produzione non ha visto i guadagni che hanno fatto a metà del secolo scorso. Il prossimo sviluppo che può stimolare la crescita per soddisfare la domanda alimentare può provenire da un laboratorio che si sforza di spremere più resa dalle riserve come il mais, o può provenire da un luogo del tutto inaspettato. L'innovazione è spesso ciò che innesca la crescita, insieme alla formazione di infrastrutture e catene di approvvigionamento per sostenerla. I nuovi fertilizzanti consentono mercati su scala di materie prime per colture come il mais; chip per computer più piccoli e veloci consentono una distribuzione mondiale quasi completa di computer; un organismo appena studiato crea la capacità di produrre nuovi enzimi, materiali o sostanze chimiche che soddisfano le esigenze del mercato di massa in modo molto più sostenibile rispetto allo status quo.

In effetti, la biotecnologia sembra essere all'inizio della propria curva a S. La biotecnologia riguarda lo studio e il lavoro con i sistemi viventi, in alcuni casi anche trattandoli un po' come i computer. Forse non dovrebbe essere una sorpresa se segue una traiettoria di crescita simile.

In questa arena, la fermentazione liquida - che tradizionalmente utilizza il lievito per qualsiasi cosa, dall'acido citrico all'alcol su scala industriale - potrebbe essere più o meno analoga al mais o al personal computer, una tecnologia "rallentante" che sta strisciando verso l'alto della sua curva S. Intanto avanza fermentazione di precisione, nuove e più sofisticate tecniche di editing genetico e il crescente diversità di organismi da cui scienza e industria possono ora imparare e con cui lavorare si stanno combinando per aprire un nuovo panorama di innovazione per materiali, prodotti e metodi di produzione a base biologica. Siamo solo all'inizio di un periodo di scoperta con la biotecnologia e non si può dire cosa potrebbe significare per i modi in cui produciamo ciò di cui abbiamo bisogno e lo utilizziamo.

Lavorare con la biologia significa costruire prodotti e processi compatibili con la natura. Ma è importante notare che storicamente ci sono state conseguenze per i massicci periodi di crescita dalla rivoluzione industriale. In agricoltura, l'aumento dei raccolti è avvenuto a scapito della diversità delle colture e anche del passaggio alla monocoltura recinzione da parte delle aziende che i diritti d'autore seminano o codificano la loro eventuale obsolescenza nel loro stesso DNA. Puoi anche vederlo nell'esplosione delle tecnologie informatiche che ha creato il flussi di rifiuti in più rapida crescita nel mondo. Molti di noi traggono ispirazione dalla visione di innovatori del settore come coloro che hanno visto i computer da un'idea in una tecnologia che ha plasmato il mondo che ha trasformato il modo in cui interagiamo tra loro, o che sono riusciti a sviluppare e distribuire i mezzi per nutrire il nostro mondo in crescita. Anche le biotecnologie possono dare l'esempio, non solo trasformando il modo in cui produciamo le cose di cui abbiamo bisogno e consumiamo, ma per farlo in modo equo e in armonia con la Natura.

Se la biotecnologia sta per crescere in modo esponenziale, può cambiare questo aspetto del ciclo dell'innovazione? Se è così, potremmo presto guardare indietro a un momento del big bang, quando una gamma diversificata di nuovi prodotti e applicazioni, basati sulla biologia, ha segnato uno spostamento della cultura del consumo globale in un migliore allineamento con il pianeta.