lovesouthernsocial.com

Obteniu més informació sobre la biologia sintètica, la ciència capaç de sintetitzar organismes per produir el que volem i com es pot relacionar amb el medi ambient.

Imatge de Bill Oxford a Unsplash

Aranyes i insectes produint la roba que porteu? Sembla estrany, però ja hi ha empreses que ho fan. Els investigadors han estudiat l'ADN de les aranyes i han analitzat com produeixen fibres de seda. Així, van aconseguir reproduir al laboratori una fibra feta d'aigua, sucre, sal i llevat que, al microscopi, té les mateixes característiques químiques que la natural. També hi ha ja "llet de vaca" que no va sortir de la vaca i fins i tot un filament més fort que l'acer produït a partir de la substància viscosa d'un peix. Tots aquests són exemples de l'aplicació de la biologia sintètica.

biologia sintètica

A finals del segle XX va començar una revolució biotecnològica, en la qual van sorgir nous fils de la biologia. La biologia sintètica és un àmbit que ha guanyat protagonisme des de la seva aparició oficial l'any 2003, i té les seves principals possibilitats d'aplicació en la indústria, el medi ambient i la salut humana.

La definició de biologia sintètica ve donada per la integració de diferents àrees d'investigació (química, biologia, enginyeria, física o informàtica) amb la construcció de nous components biològics, que implica també el redisseny de sistemes biològics naturals ja existents. L'ús de la tecnologia de l'ADN recombinant (una seqüència d'ADN de diferents fonts) no és un repte per a la biologia sintètica, com ja passa; l'aposta és dissenyar organismes que satisfan les necessitats actuals de la humanitat.

Un aliat de la biologia sintètica és el biomimetisme, que busca solucions a les nostres necessitats inspirades en la natura. Amb la biologia sintètica serà possible recrear sistemes sencers, no només una part.

Va ser a partir del 2010 quan la biologia sintètica va guanyar notorietat. Aquell any, el científic nord-americà John Craig Venter va aconseguir una cosa enginyosa: va crear el primer organisme de laboratori de vida artificial de la història. No va crear una nova forma de vida per se, sinó que va "imprimir" l'ADN creat a partir de dades digitals, i el va introduir en un bacteri viu, transformant-lo en la versió sintètica del bacteri. mycoplasma mycoides. Venter afirma que aquest va ser el "primer organisme viu el pare del qual és un ordinador".

Avui dia hi ha una base de dades disponible a Internet, amb milers de "receptes" d'ADN per imprimir, anomenats biomaons. Els bacteris amb un genoma sintètic actuen exactament de la mateixa manera que la seva versió natural, i així és com podem reprogramar els bacteris i fer-los actuar com volem per produir determinats materials, com la seda i la llet.

L'empresa responsable de la producció de fibres de seda a partir de l'observació d'aranyes esmentada al començament d'aquest text és Bolt Threads. La "llet de vaca" artificial és Muufri, creada per dos bioenginyers vegans. Es produeix amb els mateixos principis que la cervesa i és una barreja d'ingredients (enzims, proteïnes, greixos, hidrats de carboni, vitamines, minerals i aigua). Aquesta "llet sintètica" té el mateix gust i característiques nutricionals que l'original. El filament hiperresistent és obra del laboratori Benthic Labs, que a través d'aquest filament fabrica diversos materials, com cordes, embalatges, roba i productes sanitaris. peix bruja (una espècie de peix també coneguda com myxini). El codi d'ADN del peix s'introdueix a la colònia bacteriana, que comença a sintetitzar el filament. És deu vegades més prim que un fil de cabell, més fort que el niló, l'acer i té propietats absorbents i antimicrobianes.

Si som capaços de recrear aquests recursos "naturals" a mesura que avancen els estudis, la biologia sintètica pot substituir l'ús d'algunes matèries primeres. Així, aquesta tecnologia es pot introduir com un factor de gran importància en el concepte d'economia circular, com és el cas de les tecnologies que absorbeixen vessaments de petroli o bacteris que mengen plàstic.

Incorporació de la biologia sintètica a l'economia circular

Imatge de Rodion Kutsaev a Unsplash

L'economia circular és un model estructural que representa un cicle tancat, en el qual no hi ha pèrdues ni malbarataments. Els tres principis de l'economia circular, segons la Fundació Ellen Macarthur, són:

1. Preservar i augmentar el capital natural, controlant les existències finites i equilibrant els fluxos de recursos renovables;
2. Optimitzar la producció de recursos, productes circulants, components i materials del màxim nivell d'utilitat en cada moment, tant en el cicle tècnic com biològic;
3. Fomentar l'eficiència del sistema, revelant externalitats negatives i excloent-les en els projectes.

Actualment vivim en un sistema de producció lineal. Extraiem, produïm, consumim i eliminem. Però els recursos naturals són finits i hem de conservar-los: aquest és el primer principi de l'economia circular.

Amb la biologia sintètica, en el futur, podrem tenir la capacitat de substituir l'extracció de determinats recursos naturals. A més de preservar el medi ambient, estalviarem una gran quantitat d'energia i ens aproparem al model cradle-to-cradle (bressol a bressol - sistema en què no existeix la idea de residu).

Substitució de materials

La capacitat de controlar els bacteris i fer-los funcionar per a nosaltres pot crear diferents inputs o processos alternatius. Per exemple: la creació de nous materials biodegradables que es puguin integrar de nou al cicle, servint ara com a nutrients per a altres éssers, com a adob per als cultius.

Ja hi ha alguns tipus de polímers creats per la biologia sintètica, com el plàstic fet a partir de la fermentació del sucre i degradat naturalment amb microorganismes al sòl. També es poden utilitzar altres materials per produir bioplàstics, com el blat de moro, les patates, la canya de sucre, la fusta, entre d'altres. També hi ha paquets fets de miceli de bolets (imatge a continuació) que es poden modelar i substituir l'escuma de poliestirè.

Imatge: Els envasos biodegradables fets per Ecovative Design amb biomaterial de miceli procedents de residus agrícoles per mycobond tenen llicència (CC BY-SA 2.0)

Altres aplicacions que s'estan avaluant arreu del món encara estan en fase de desenvolupament... El cautxú sintètic avui en dia es deriva íntegrament de fonts petroquímiques, de manera que les investigacions estan intentant crear pneumàtics fets amb Bioisoprè. Els enzims vegetals s'introdueixen al microorganisme per transferència de gens, produint així isopré. Al Brasil, s'està estudiant un mètode per transformar metà en plàstic biodegradable mitjançant microorganismes en condicions controlades. Els productes químics, l'acrílic, el desenvolupament de vacunes, el tractament de residus agrícoles, els antibiòtics, entre d'altres, són exemples de productes de biologia sintètica que es poden reinserir al corrent, creant un sistema cíclic.

Per incloure el segon principi de l'economia circular, la biologia sintètica pot crear materials que siguin més resistents i durin més, que no requereixin reparacions constants, substitució de peces o fins i tot la compra de nous productes molt sovint. Es fabriquen materials que es poden reutilitzar fàcilment en altres processos, per crear nous productes o que són més fàcils de reciclar. Si tot aquest material hipotètic tingués aquestes condicions, no es convertirien en residus, amb una disminució de la contaminació i l'abocament en abocadors, és a dir, seguirien circulant per al seu ús.

l'altra cara de la història

Aquesta tecnologia és encara molt recent i amb el descobriment de cada cop més usos i materials que poden ser substituïts per sintètics, l'extracció de recursos del medi disminueix, permetent-lo recuperar de manera natural. Restaurant la resiliència del medi ambient, es recupera l'equilibri i podrem viure en un planeta més sostenible.

Però com tot el bo, hi ha algunes probabilitats. Aquesta branca científica, que també es considera enginyeria genètica extrema, necessita opinions oficials. Els productes han de tenir una normativa i recomanacions detallades per evitar qualsevol possibilitat d'error, de manera que els riscos i beneficis es facin evidents abans de ser comercialitzats. Com que els experiments inicials en biologia sintètica eren econòmicament molt prometedors, encara no hi ha moltes restriccions, cosa que pot ser un problema.

Un dels efectes negatius que es poden produir és la pèrdua de biodiversitat amb la creació de microorganismes artificials que poden actuar de manera imprevisible en el medi. Per exemple: si s'allibera intencionadament o no un microorganisme sintètic, de vegades inaudit a la natura, pot comportar-se com un invasor i propagar-se, alterant ecosistemes sencers, i és impossible "caçar" i eliminar tots els bacteris del medi ambient.

Pel que fa a la qüestió social, els països pobres poden patir molt més que els països desenvolupats. L'ús de microorganismes per a la producció massiva d'un determinat producte pot substituir cultius naturals sencers, deixant milions de famílies sense feina. Tanmateix, caldrà monocultius per alimentar els bacteris, ja que la seva font d'energia és la biomassa.

A gran escala, certs productes requeriran molta matèria orgànica, com el sucre. Possiblement, les famílies aturades començaran a plantar només canya de sucre (els biocombustibles ja han provocat grans canvis en l'ús del sòl), que poden afectar l'accés a la terra, l'aigua i un major ús de pesticides, entre d'altres.

Totes aquestes preguntes estan directament relacionades amb la bioètica. El poder de la biologia sintètica és enorme. Dissenyar els organismes com volem els fa impredictibles, de manera que els científics i la societat han d'utilitzar aquest poder de manera responsable i segura, amb el suport dels governs. Aquesta és sempre una pregunta complicada.

Tots aquests factors positius o negatius poden ajudar o perjudicar l'economia circular i el nostre planeta. Però encara queda molt per debatre i molts coneixements per aixecar sobre el tema. No es pot negar que la biologia sintètica és una tendència de futur, però el més important és definir com s'aplicarà aquesta tecnologia avançada.

Mireu un vídeo crític sobre les conseqüències de la biologia sintètica.