САН-ФРАНЦИСКО — В ноябре Всемирная продовольственная программа ООН и Международная организация по миграции предупредили о «беспрецедентной» угрозе продовольственной безопасности, вызванной COVID-19. Сопутствующий ущерб от пандемии может оказаться даже хуже, чем сама болезнь.
Большинство ведущих международных организаций, заинтересованных в обеспечении продовольственной безопасности, призвали к действиям по предотвращению будущих вспышек инфекционных заболеваний и повышению устойчивости продовольственных систем к потрясениям. И нам необходимо учитывать биологические инновации в нашем мышлении, поскольку мы стремимся решить двойную задачу: накормить растущее население и рационально использовать природные ресурсы.
Еще до пандемии Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН (FAO) предупредила, что более 820 миллионов человек страдают от нехватки еды. Поскольку ожидается, что к 2050 году население мира вырастет примерно на два миллиарда человек, улучшение доступа к недорогой и здоровой пище будет иметь решающее значение для сокращения масштабов недоедания и связанных с этим расходов на здравоохранение.
Инновации в сельском хозяйстве и производстве продуктов питания стары, как само сельское хозяйство, но сегодня они нам крайне необходимы. Недавнее исследование Глобального института McKinsey показало, что биологические инновации в сельском хозяйстве, аквакультуре и производстве продуктов питания могут принести экономическую прибыль в размере до 1,2 триллиона долларов в течение следующих десяти или двадцати лет. Для сравнения: сегодня мировая пищевая промышленность и аграрно-промышленный комплекс оцениваются примерно в 5 триллионов долларов.
Что же могло бы обеспечить такой рост? Наиболее многообещающие инновации включают альтернативные белки, селекцию с использованием маркеров, генную инженерию признаков растений и животных, а также картирование и модификацию микробиома. Интерес потребителей к альтернативным источникам белка растет во всем мире из-за опасений по поводу здоровья, окружающей среды и благополучия животных.
Заменители мяса на растительной основе уже распространены во многих странах, хотя экономика их производства нуждается в улучшении. Например, растительное молоко составляет 15% розничных продаж молока в США и 8% в Великобритании. А такие компании, как Clara Foods, используют передовые технологии дрожжевой инженерии и ферментации для производства протеинов яичного белка неживотного происхождения.
Аналогичным образом в ближайшем будущем нас ожидает культивирование мяса и морепродуктов, при котором мышечная ткань, выращенная из клеток в лаборатории, имитирует белковый профиль мяса животных. Ранее в этом месяце Сингапур стал первым правительством, одобрившим продажу мяса, выращенного в лаборатории (культивированный цыпленок, созданный компанией Eat Just из Сан-Франциско). В течение следующих десяти лет культивированное мясо и морепродукты могут стать конкурентоспособными по стоимости по сравнению с обычными животными белками.
Селективное разведение растений и животных не является чем-то новым, но селекция с использованием маркеров сделала этот процесс дешевле и значительно быстрее, поскольку она позволяет выбирать желаемые признаки даже в тех случаях, когда точные гены, которые их генерируют, еще не идентифицированы или не поняты. Падение стоимости секвенирования ДНК означает, что одновременно могут быть обнаружены тысячи потенциальных маркеров. Если раньше для создания новых сортов сельскохозяйственных культур требовалось 25 лет, то сегодня этот процесс может занимать всего семь. А поскольку отбор с помощью маркеров еще не так распространен в развивающихся странах, как в странах с развитой экономикой, эта технология несет в себе значительные возможности для роста.
С момента создания в начале 1980-х годов первого генно-инженерного растения (табака) генная инженерия прочно утвердилась в нашем мире. Но, опять же, технология по-прежнему продолжает переживать стремительное улучшение. Новые инструменты, такие как CRISPR, сделали редактирование генов более точным, что позволяет более эффективно адаптировать культуры к местным условиям, таким как температура и тип почвы. Продукты, отредактированные с помощью CRISPR, могут появиться на полках продуктовых магазинов в США в течение следующих десяти лет, начиная с более сладкой клубники с более длительным сроком хранения.
Еще одна многообещающая область инноваций — портативные устройства для секвенирования ДНК, которые вскоре могут быть доступны фермерам для диагностики болезней растений, что, возможно, повысит качество и урожайность при одновременном устранении или сокращении использования пестицидов. Генетическое редактирование для улучшения здоровья и продуктивности сельскохозяйственных животных, таких как молочный и мясной скот, свиньи и домашняя птица, все еще на стадии зарождения, но интерес к этой области резко возрос после вспышки африканской чумы свиней в 2019 году.
Точно так же картирование микробиома, включая бактерии, грибки и вирусы, помогает исследователям найти способы повышения устойчивости сельскохозяйственных культур, животных и почв к засухе и болезням. Здесь достижения в области вычислений и секвенирования также ускоряют темпы открытий: например, биотехнологическая компания Novozymes уже предлагает генно-инженерные микробы для использования вместо химикатов, предназначенных для повышения урожайности и качества.
Многие из этих биологических инноваций могут помочь нам справиться не только с голодом, но также и с истощением ресурсов и более масштабными климатическими рисками. По данным FAO, выращивание сельскохозяйственных животных для получения мяса, яиц и молока генерирует 14,5 % мировых выбросов парниковых газов; и одна треть всех пахотных земель используется для производства кормов для животных. Сельское хозяйство также вносит наибольший вклад в вырубку лесов, занимая 43 % свободных ото льда и пустынь земель в мире. Производство Impossible Burger (невозможного бургера) с котлетой на растительной основе выделяет на 89 % меньше выбросов по сравнению с традиционным говяжьим бургером.
Изменение климата усиливает потребность в биологических инновациях, например, в культурах, которые были спроектированы так, чтобы выдерживать суровые погодные условия или выращиваться в новых условиях, включая районы с экстремальными температурами, высокой соленостью или частыми засухами.
Многие инновации уже вносят свой вклад в обеспечение продовольственной безопасности, и со временем мы раскроем полный потенциал доступного секвенирования ДНК и технологии CRISPR. Выращенному в лаборатории мясу потребуется больше времени, чтобы проникнуть на рынок, но, когда это произойдет, влияние, вероятно, будет ощущаться повсеместно.
Регулирование и общественное мнение уже давно играют роль — как положительную, так и отрицательную — в биологических инновациях. Первая волна коммерчески доступных продуктов генной инженерии еще не достигла многих стран, и 19 стран-членов ЕС все еще поддерживают частичный или полный запрет на их продажу. В Африке генетически модифицированные пищевые продукты разрешены только в небольшом числе стран.
Разумеется, безопасность должна являться главным приоритетом. Однако, если требования регулирующих органов и потребителей к безопасности будут удовлетворены, биореволюция сможет значительно продвинуть нас к решению глобальных проблем, таких как продовольственная безопасность и изменение климата.