Préparez-vous à une explosion de productivité en biotechnologie

Si la biotechnologie suit le même arc de croissance que l'agriculture ou la technologie informatique, elle pourrait transformer le monde.

Malgré toutes nos lacunes, les humains sont très doués pour s'améliorer. La capacité d'affiner et d'améliorer nos méthodes et nos technologies est une caractéristique déterminante de notre espèce. Pendant des milliers d'années, nous avons trouvé des moyens plus efficaces et efficients de travailler avec des ressources brutes comme le bois et le métal, en les transformant en outils et technologies de plus en plus avancés. Maintenant que nous apprenons à innover avec la machinerie biologique complexe inventée par la nature, l'histoire récente d'autres industries suggère que le taux de croissance pourrait être transformationnel pour tout, de la fabrication à la médecine en passant par l'alimentation.

Au cours des millénaires où les humains ont commencé à gérer les paysages et le bétail, c'était en partie par observation et sélection. Les graines d'une culture qui pousse abondamment et de manière fiable sont conservées; un animal qui produit et se comporte bien est favorisé. Au fil du temps, nous avons domestiqué les espèces et les souches qui répondaient le mieux à nos besoins, et en opérant de cette manière, nous avons atteint les limites de la croissance en fonction des connaissances et des outils disponibles à l'époque. Pendant des siècles, les rendements de cultures comme le maïs sont restés relativement stables.

Tout a changé au milieu du XXe siècle. Les progrès des engrais synthétiques et de la sélection des souches et d'autres outils de l'agriculture moderne ont lancé une période continue d'immense croissance de la production agricole. ​​La production brute mondiale a augmenté de 20 % entre 60 et la fin des années 1938 – depuis lors, elle a plus que doublé. Aujourd'hui, en moyenne, le monde produit presque trois fois autant de céréales que nous pouvions obtenir de la même superficie de terre en 1961. Depuis 1950, il y a eu une plus que quintuplé dans les rendements globaux du maïs aux États-Unis seulement.

Les choses se sont vraiment mises en branle dans les années 1970, lors de la première période de montée en flèche de la production agricole, appelée la « révolution verte ». Les progrès des engrais chimiques, de la sélection des souches, des pesticides et d'autres technologies ont été connectés à un marché des cultures et des produits de base de plus en plus mondialisé, ce qui a conduit à l'amélioration des rendements des cultures dans le monde entier et à la capacité de nourrir des populations croissantes. Des améliorations plus récentes ont été apportées grâce à de nouvelles technologies comme la robotique et l'édition génétique, mais les rendements qu'elles procurent diminuent. De 2011 à 2019, le montant global de la production agricole mondiale était de 6% de moins qu'il ne l'aurait été si nous avions gardé le même taux de croissance de la décennie précédente.

Cela pourrait être décrit comme le sommet d'une «courbe en S», qui caractérise la croissance des nouvelles technologies qui prolifèrent de manière explosive pendant une période d'innovation et de découverte, puis se stabilisent à mesure que l'adoption ralentit et qu'une nouvelle «normale» s'établit.

Ces « courbes en S » sont le plus souvent associées aux technologies informatiques, une histoire qui chevauche presque la révolution verte. Après les premiers ordinateurs centraux de la taille d'un bâtiment des années 1950, l'ordinateur personnel de bureau est apparu dans les années 1970 et 80, principalement utilisé par les chercheurs et les amateurs. Ensuite, les gens ordinaires ont commencé à les utiliser au début des années 1990, et au milieu des années 2000, Internet devient populaire et maintenant tout le monde a un ordinateur dans sa poche.

La vitesse de l'innovation autour de l'informatique personnelle a apparemment s'est un peu effilé après des années de cycles d'expansion et de récession. Cela s'explique en partie par les limites de la physique - pendant de nombreuses années, les puces informatiques sont devenues exponentiellement plus petites et plus rapides, doublant à peu près leur vitesse et diminuant de moitié leur taille tous les deux ans, connue sous le nom de loi de Moore. Mais les scientifiques et les ingénieurs ne peuvent extraire qu'une quantité limitée de performances des matériaux finis et approchent peut-être leurs limites (du moins pour l'instant). Mais ce n'est pas la fin de l'innovation - dans des domaines comme la réalité virtuelle, les médias sociaux, l'IA et d'autres applications et sous-domaines bénéficient de leurs propres courbes en S plus petites, peut-être plus petites que l'arc de la puce ou de l'ordinateur personnel, mais encore une fois, peut-être ne pas.

Il existe également une analogie approximative avec l'agriculture, où le ralentissement des progrès technologiques affecte également le taux de croissance, ce qui signifie des prix plus élevés et d'autres effets d'entraînement. La croissance est cruciale, donc tous les efforts sont faits pour la soutenir. Des entreprises comme Monsanto modifient les gènes des cultures pour créer une résistance aux ravageurs et pour ajouter des efficacités, aussi infimes que l'épaisseur d'une paroi cellulaire, pour obtenir de petits gains de croissance. Même cette petite quantité peut être cruciale à grande échelle dans les aliments et les produits de base comme le maïs ou le soja, mais le rythme global de l'innovation et de la croissance de la production n'a pas connu tout à fait les gains qu'il a réalisés au milieu du siècle dernier. Le prochain développement qui peut stimuler la croissance pour répondre aux demandes alimentaires peut provenir d'un laboratoire s'efforçant d'obtenir plus de rendement des réserves comme le maïs, ou il peut provenir d'un endroit totalement inattendu. L'innovation est souvent ce qui déclenche la croissance, ainsi que la formation d'infrastructures. et les chaînes d'approvisionnement pour le soutenir. De nouveaux engrais permettent des marchés à l'échelle des produits de base pour des cultures comme le maïs ; des puces informatiques plus petites et plus rapides permettent une distribution mondiale presque complète des ordinateurs ; un organisme nouvellement étudié crée la capacité de produire de nouveaux enzymes, matériaux ou produits chimiques qui répondent aux besoins du marché de masse de manière beaucoup plus durable que le statu quo.

En effet, la biotechnologie semble être au début de sa propre courbe en S. La biotechnologie consiste à étudier et à travailler avec des systèmes vivants, dans certains cas même les traiter un peu comme des ordinateurs. Cela ne devrait peut-être pas être une surprise s'il suit une trajectoire de croissance similaire.

Dans ce domaine, la fermentation liquide - qui utilise traditionnellement de la levure pour tout, de l'acide citrique à l'alcool à l'échelle industrielle - pourrait être à peu près analogue au maïs ou à l'ordinateur personnel, une technologie "ralentissante" qui rampe jusqu'au sommet de sa courbe en S. Pendant ce temps, les progrès de fermentation de précision, des techniques d'édition de gènes nouvelles et plus sophistiquées, et diversité croissante des organismes dont la science et l'industrie peuvent désormais tirer des enseignements et avec lesquels travailler se combinent pour ouvrir un nouveau paysage d'innovation pour les matériaux, les produits et les méthodes de fabrication biosourcés. Nous ne sommes qu'au début d'une période de découverte avec la biotechnologie, et on ne sait pas ce que cela pourrait signifier pour la façon dont nous fabriquons ce dont nous avons besoin et utilisons.

Travailler avec la biologie signifie construire des produits et des processus qui peuvent être compatibles avec la nature. Mais il est important de noter qu'il y a eu historiquement des conséquences aux périodes de croissance massive depuis la révolution industrielle. Dans l'agriculture, l'augmentation des rendements s'est faite au détriment de la diversité des cultures, et le passage à la monoculture ainsi qu'à clôture par les entreprises qui protègent les semences ou codent leur éventuelle obsolescence dans leur ADN même. Vous pouvez également le voir dans l'explosion des technologies informatiques a créé le flux de déchets dont la croissance est la plus rapide dans le monde. Beaucoup d'entre nous s'inspirent de la vision d'innovateurs de l'industrie comme ceux qui ont vu les ordinateurs passer d'une idée à une technologie qui façonne le monde qui a transformé la façon dont nous interagissons les uns avec les autres, ou qui ont réussi à développer et à distribuer les moyens d'alimenter notre monde en pleine croissance. La biotechnologie peut aussi montrer l'exemple, non seulement en transformant la façon dont nous fabriquons les choses dont nous avons besoin et que nous consommons, mais en le faisant équitablement et en harmonie avec la Nature.

Si la biotechnologie est sur le point de croître de manière exponentielle, peut-elle changer cet aspect du cycle de l'innovation ? Si tel est le cas, nous pourrions bientôt revenir sur un moment de big bang, lorsqu'une gamme diversifiée de nouveaux produits et applications, basés sur la biologie, a marqué un changement de la culture de consommation mondiale vers un meilleur alignement avec la planète.