Gör dig redo för en explosion av produktivitet inom bioteknik

Om bioteknik följer samma tillväxtbåge som jordbruk eller datorteknik kan det förändra världen.

Trots alla våra brister är människor väldigt bra på att bli bättre. Förmågan att förfina och förbättra våra metoder och teknologier är en avgörande egenskap hos vår art. I tusentals år har vi hittat effektivare och effektivare sätt att arbeta med råresurser som trä och metall, och förvandla dem till verktyg och tekniker som blir allt mer avancerade. Nu när vi lär oss att förnya med det komplexa biologiska maskineriet som uppfunnits av naturen, tyder nyare historia i andra industrier på att tillväxttakten kan förändras för allt från tillverkning till medicin till mat.

Under årtusendena när människan först förvaltade landskap och boskap, skedde det delvis genom observation och urval. Frön från en gröda som växer rikligt och tillförlitligt sparas; ett djur som producerar och beter sig bra gynnas. Med tiden tämjde vi de arter och stammar som fungerade bäst för våra behov, och på detta sätt nådde vi gränserna för tillväxt baserat på den kunskap och de verktyg som fanns tillgängliga vid den tiden. I århundraden förblev avkastningen för grödor som majs relativt stabil.

Allt förändrades i mitten av 20-talet. Framsteg inom syntetiska gödselmedel och val av stam och andra verktyg inom modernt jordbruk startade en pågående period av enorm tillväxt i jordbrukets produktion. Den globala bruttoproduktionen ökade med 60 procent från 1938 till slutet av 1950-talet - sedan dess har den mer än fördubblats igen. Idag producerar världen i genomsnitt nästan tre gånger så mycket spannmål som vi kunde få från samma markområde 1961. Sedan 1950 har det funnits en mer än femfaldig ökning i totala majsskörd enbart i USA.

Saker och ting fick verkligen mat på 1970-talet, under den första perioden med skyhöga jordbruksproduktion, kallad den "gröna revolutionen". Framsteg inom kemiska gödningsmedel, val av stammar, bekämpningsmedel och annan teknik kopplades in i en alltmer globaliserad marknad för grödor och råvaror, vilket ledde till förbättrade skördar över hela världen och förmågan att föda växande befolkningar. Nyare förbättringar har kommit till stånd genom ny teknik som robotik och genetisk redigering, men avkastningen som dessa ger minskar. Från 2011 till 2019 var den totala mängden global jordbruksproduktion 6 % mindre än vad det skulle ha varit om vi hade behållit samma tillväxttakt som decenniet innan.

Detta skulle kunna beskrivas som toppen av en "S-kurva", som kännetecknar tillväxten av ny teknik som sprider sig explosivt under en period av innovation och upptäckt, för att sedan plana ut när adoptionen avtar och en ny "normal" etableras.

Dessa "S-kurvor" förknippas oftast med datorteknik, en historia som nästan överlappar med den gröna revolutionen. Efter de första stordatorerna i byggnadsstorlek på 1950-talet kom den stationära persondatorn på 1970- och 80-talen, mest använd av forskare och hobbyister. Sedan började vardagliga människor använda dem i början av 1990-talet, och i mitten av 2000-talet blev internet populärt och nu har alla en dator i fickan.

Innovationshastigheten kring persondatorer har till synes avsmalnande lite efter år av högkonjunktur och bustcykler. Detta beror delvis på fysikens begränsningar - under många år blev datorchips exponentiellt mindre och snabbare, ungefär fördubblades i hastighet och halverades i storlek vartannat år, känd som Moores lag. Men forskare och ingenjörer kan bara pressa så mycket prestanda ur ändliga material, och kan närma sig sina gränser (åtminstone för nu). Men det är inte slutet på innovation - inom områden som VR, sociala medier, AI och andra applikationer och underområden njuter av sina egna mindre S-kurvor, kanske mindre än bågen på mikrochippet eller persondatorn, men sedan igen, kanske inte.

Det finns en grov analogi till jordbruket, där avtagande tekniska framsteg också påverkar tillväxttakten, vilket innebär högre priser och andra negativa effekter. Tillväxt är avgörande, så alla ansträngningar görs för att upprätthålla den. Företag som Monsanto redigerar grödornas gener för att skapa resistens mot skadedjur och för att lägga till effektivitet, lika liten som tjockleken på en cellvägg, för att få ut små tillväxtvinster. Även den lilla mängden kan vara avgörande i stor skala i livsmedel och råvaror som majs eller soja, men den övergripande innovationstakten och tillväxten i produktionen har inte sett riktigt de vinster som de gjorde i mitten av förra seklet. Nästa utveckling som kan stimulera tillväxt för att möta efterfrågan på livsmedel kan komma från ett labb som strävar efter att pressa ut mer avkastning från standbys som majs, eller den kan komma från någonstans helt oväntat. Innovation är ofta det som sätter igång tillväxten, tillsammans med bildandet av infrastruktur och leveranskedjor för att stödja det. Nya gödselmedel möjliggör marknader i råvaruskala för grödor som majs; mindre, snabbare datorchips möjliggör en nästan komplett världsomspännande distribution av datorer; en nyligen studerad organism skapar förmågan att producera nya enzymer, material eller kemikalier som tjänar massmarknadens behov mycket mer hållbart än status quo.

Faktum är att biotekniken verkar vara i början av sin egen S-kurva. Biotech handlar om att studera och arbeta med levande system, i vissa fall till och med behandla dem lite som datorer. Kanske borde det inte vara en överraskning om den följer en liknande tillväxtbana.

På denna arena kan flytande jäsning - som traditionellt använder jäst för allt från citronsyra till alkohol i industriell skala - vara ungefär analog med majs eller persondatorn, en "saktande" teknik som kryper till toppen av sin S-kurva. Under tiden går det in precisionsjäsning, nya och mer sofistikerade genredigeringstekniker och växande mångfald av organismer som vetenskap och industri nu kan lära av och arbeta med, kombineras för att öppna upp ett nytt landskap av innovation för biobaserade material, produkter och tillverkningsmetoder. Vi är bara i början av en period av upptäckter med bioteknik, och det finns inget att säga vad det kan betyda för hur vi gör det vi behöver och använder.

Att arbeta med biologi innebär att bygga produkter och processer som kan vara kompatibla med naturen. Men det är viktigt att notera att det historiskt sett har haft konsekvenser för de massiva tillväxtperioderna sedan den industriella revolutionen. Inom jordbruket har ökade skördar kommit på bekostnad av grödors mångfald, och en övergång till monokultur samt inhägnad av företag att upphovsrätt frön eller kodar deras eventuella inkurans i själva DNA. Du kan också se detta i explosionen av datorteknik har skapat snabbast växande avfallsströmmar i världen. Många av oss hämtar inspiration från visionen av industriinnovatörer som de som såg datorer från en idé till en världsformande teknologi som förändrade hur vi interagerar med varandra, eller som lyckades utveckla och distribuera medlen för att föda vår växande värld. Bioteknik kan också vara ett exempel, inte bara genom att förändra hur vi tillverkar de saker vi behöver och konsumerar, utan genom att göra det rättvist och i harmoni med naturen.

Om biotekniken är på väg att växa exponentiellt, kan den förändra denna aspekt av innovationscykeln? Om så är fallet, kan vi snart se tillbaka på ett big bang-ögonblick, när en mångfald av nya produkter och applikationer, baserade på biologi, markerade en förändring av den globala konsumentkulturen till bättre anpassning till planeten.