Die Biowissenschaften werden die Ost-West-Konvergenz im kommenden Jahrhundert beschleunigen
Wenn die aktuellen Wirtschaftswachstumstrends anhalten, wird die große Divergenz zwischen Westeuropa und Ost- und Südasien beim Pro-Kopf-Einkommen, die vor 200 Jahren begann, irgendwann in diesem Jahrhundert aufhören. Der Schlüssel zum Abschluss wird ein besserer Zugang zu Technologie, Hochschulbildung in Ost- und Südasien und die unermüdliche Verbreitung von Wissen, auch in den Biowissenschaften, sein. Fortschritte in den Biowissenschaften werden einen wichtigen Beitrag zu den vier Lebensnotwendigkeiten des englischen Ökonomen Thomas Malthus – Nahrung, Fasern, Brennstoffe und Baumaterialien – sowie zur Gesundheit von Mensch und Tier, zum Erhalt der biologischen Vielfalt sowie zur Umweltsanierung und Nachhaltigkeit leisten. .
Wie mein Co-Autor Leo Furcht und ich kürzlich in Divergenz, Konvergenz und Innovation: Ost-West-Biowissenschaften in einem ängstlichen Zeitalter , wird die Geschichte des 21. Jahrhunderts die große wirtschaftliche und technologische Konvergenz zwischen Ost und West beschreiben. Es wird auch die wirtschaftlichen und ökologischen Handlungsstränge der menschlichen Erfahrung weiter verflechten, während die riesige Bevölkerung Chinas und Indiens danach strebt, in die Mittelschicht einzutreten. Ein ökologisch nachhaltiges Wirtschaftswachstum erfordert die praktische Anwendung des Wissens über den Lebenscode, zelluläre Prozesse, Biosynthese und biologische Regeneration. Diese Aussicht ist gegeben, weil sich die Biowissenschaften inmitten ihrer eigenen Konvergenz befinden – mit Informationstechnologie, Nanotechnologie, Mikroelektronik, Materialien, künstlicher Intelligenz, Robotik, Architektur und Design.
wer ist um das kap der guten hoffnung gesegelt, um einen seeweg von europa nach asien zu finden?
Von William Hoffman und Leo Furcht, The Biologist's Imagination: Innovation in the Biosciences (Oxford University Press, 2014)
Biomoleküle, Intelligenz und malthusianische Grenzen
Produkte aus der Molekularbiologie machen von Jahr zu Jahr einen wachsenden Anteil der Weltwirtschaft aus, da sich Technologien weiterentwickeln, Produktionsprozesse verbessern und Märkte expandieren. In den letzten Jahren ist die industrielle Biotechnologie in den USA schneller gewachsen als die Sektoren Biologika und Agrarbiotechnologie.
US-Biotech-Umsatz in Milliarden US-Dollar.
Quelle: Robert Carlson, Nature Biotechnology, Im Druck
Die industrielle Biotechnologie verwendet umweltfreundlichere und sauberere Technologien, um Chemikalien, Lösungsmittel, Kraftstoffe und Materialien wie Biokomposite und Biokunststoffe herzustellen. Wachstum in diesem Sektor kann den Zusammenhang zwischen Wirtschaftswachstum, Umweltverschmutzung und Treibhausgasemissionen schwächen. Genomik, synthetische Biologie und Metabolic Engineering werden das Wachstum bei der Entwicklung und Herstellung von industriellen Enzymen und erneuerbaren biobasierten Produkten beschleunigen. Die Produktion und der Verbrauch von Industrieenzymen in Ost- und Südasien nehmen mit der Expansion der asiatischen Mittelschicht zu.
Die Biowissenschaften ermöglichen es wichtigen Getreidepflanzen wie Weizen, Reis und Mais, sich an ein sich änderndes Klima anzupassen. Die Getreideerträge müssen bis Mitte des Jahrhunderts um schätzungsweise 70 Prozent wachsen, um die prognostizierten neun Milliarden Menschen zu ernähren, die dann voraussichtlich unseren Planeten bewohnen. Die Herausforderung, neun Milliarden Menschen ohne weitere Abholzung und Umweltzerstörung zu ernähren, hat das Gespenst der malthusianischen Grenzen der ökologischen Tragfähigkeit unseres Planeten wiederbelebt. Diese Grenzen äußern sich in Nahrungs- und Wasserknappheit, erzwungener Migration, politischer Instabilität, bewaffneten Konflikten, Maßnahmen zur Bekämpfung und Reinigung sowie Gesundheitsversorgung im Zusammenhang mit Umweltverschmutzung und Klimawandel. Selbst mit den leistungsstarken Werkzeugen der Biowissenschaft von Nahrungspflanzen – Marker-gestützte Selektion, gezielte Mutationsselektion, genetische Modifikation und andere – ist es höchst fraglich, die Pflanzenproduktion bei erwarteten höheren Temperaturen und mit weniger Wasser aufrechtzuerhalten.
Eine präzise genomische Bearbeitung von Getreidekörnern könnte Reis, Weizen und Mais mit Stickstofffixierungsfähigkeiten ausstatten und so den Bedarf an synthetischen Düngemitteln mit ihren Umwelt- und atmosphärischen Kosten reduzieren. Ost- und Südasien, das mit großen Herausforderungen in der Nahrungsmittelproduktion, ökologischen Grenzen, Verschmutzung durch Düngemittel und Dürre durch den Klimawandel konfrontiert ist, könnte bei der Einführung innovativer Nahrungsmittelpflanzentechnologien gegenüber dem Westen die Führung übernehmen.
Inzwischen wurde das Genom von Hunderttausenden von Menschen vieler Ethnien in den letzten zehn Jahren entschlüsselt, wobei die Zahl voraussichtlich exponentiell zunehmen wird, da die Sequenziertechnologien produktiver und teurer werden. Genomische Informationen, gepaart mit präziser Genom-Editierung und bioregenerativen Werkzeugen, geben uns eine beispiellose Macht, den Lauf der Evolution, einschließlich unserer eigenen, zu gestalten.
Wann kommt der Mond heute heraus?
Kostentrend der Sequenzierung eines menschlichen Genoms und Moore’s Law 2001 – 2015.
Quelle: Kris A. Wetterstrand, DNA-Sequenzierungskosten: Daten aus dem NHGRI Genom Sequencing Program.
Die Praxis der technologischen Innovation im Industriezeitalter – die systematische Anwendung von Ideen, Erfindungen und Technologien auf Märkte, Handel und soziale Systeme – wird nun mit dem Lebenscode, der DNA, und der Grundeinheit des Lebens, der Zelle, verbunden. Auch wenn die wirtschaftliche Kluft zwischen Ost und West kleiner wird, hat keine andere Konvergenz so tiefgreifende Auswirkungen auf unsere Zukunft und die zukünftige Gesundheit lebender Systeme und Ökosysteme. Das macht die Aufgabe für die Politik zu einer gewaltigen Aufgabe.