Biotechnologie zítřka: Elektřina z mikrobů i těžba v kosmu

Myslíte si, že automobily a silnice jsou největšími nepřáteli přírody? Pokusíme se vás přesvědčit o opaku. Právě tyto obory totiž vedou ve výzkumu biotechnologií. A ty mají sily změnit celý náš svět.

Po přehlídce medicíny přinášíme nahlédnutí do dalších aplikací biotechnologií.

5) Biopaliva a biomasa

Dalším velkým milníkem biotechnologií současnosti je již nynější tvorba energií z tzv. biomasy, čili zisk energií ze spalování či přeměny organických sloučenin (rostlin). Jako některé další aplikace, i biopaliva mají momentálně kontroverzní pověst – někomu vadí jejich subvencování státními aparáty, dalším ubývání zemědělské půdy pro jedlé rostliny a tím růst cen potravin, a ozývají se i hlasy, že biopaliva ve skutečnosti produkují větší míru emisí než fosilní paliva. Obor je však momentálně doslova v plenkách a možná, že se brzy ukážou i jiné možnosti, kterými se může ubírat.

Více se o budoucnosti dopravy dozvíte tady

Jako třeba proces vyrábění syntetického benzínu z atmosféry, který loni ohlásila britská společnost Air Fuel Synthesis. Postup je co do možností reálný, vyprodukované palivo by však bylo výrazně dražší než klasický benzín získávaný z těžby ropy. Možná by tak bylo efektivnější, kdyby palivo někdo vyráběl sám od sebe? I zde opět podává pomocnou ruku biotechnologie, respektive nedávná genetická úprava bakterie E.coli, po níž mikroorganismus produkuje benzín. Jeho množství je však znovu velmi malé, přesněji 580 mililitrů na jeden litr glukózy, kterou E.coli přeměňuje na palivo. Možná tak budoucí doprava bude muset přece jenom spoléhat na elektřinu – také tady však biotechnologie nabízejí pomocnou ruku.

Když myšlenku syntetického benzínu spojíme s extrémně úspornými automobily, které mnohé automobilky už dokončuji, nevypadá budoucnost individuální dopravy vůbec špatně. Například Volkswagen už vyrábí v rámci modelu dlouhodobé udržitelnosti Think Blue model s označením XL1. Díky spoustě chytrých technologií tento vůz při ideálních podmínkách spotřebuje na sto litů necelý litr paliva!

4) Geneticky modifikované potraviny

GMO potraviny momentálně platí za strašáka nikoliv nepodobného jaderné energii. Především ve Spojených státech skutečně zaznívá kritika korporace Monsanto, která se snaží monopolizovat GMO trh, a v této debatě se obětí stává i samotný princip geneticky modifikovaných potravin. Proces jejich kontroly a schvalování není triviální. Jenom v Evropské unii ovšem proti GMO brojí řada zemí v čele s Francií. Už dnes je přitom 80 % některých amerických plodin geneticky modifikovaných, ač by šlo s úspěchem argumentovat, že lidstvo používá určitou míru modifikace od počátku zemědělství.

Nicméně ve světě, který stojí na konci věku antibiotik, se bez GMO zřejmě neobejdeme. Bez chemikálií různého ražení totiž GMO potraviny slibují odolnější a výživnější druh plodin, kterými je třeba nakrmit stále početnější a náročnější lidstvo. A genová terapie bude dost možná dalším milníkem i v léčbě samotných lidí.

3) Biotěžba i ve vesmíru

Dostáváme se k pokročilejším novotám, než jsou doposud známé aplikace, například ke konceptu ekologicky šetrné těžby nerostných surovin. Biotěžba je sice v počátcích, slibuje však nezměrné změny. Její princip spočívá v extrakci požadovaných minerálů z pevniny pomocí specializovaných mikroorganismů.

Země jako JAR, Brazílie nebo Austrálie už dosahují určitých pokroků v biooxidaci a bioloužení minerálů. Získat se dá leccos od zlata po měď, a konceptu se chytá hned několik dalších společností. Například sanfranciská firma Universal Bio Mining slibuje potenciální využití upravených extremofilních organismů k těžbě nejen na Zemi, ale díky grantu NASA i případně ve vesmíru.

2) Biorobotika jako nový milník

Podobně jako může být biotechnologie odpovědí na šetrnější a automatizovanější průmysl, může přinést klíčovou revoluci i do výzkumu různých typů robotů. Biologické roboty známe ze sci-fi od filmů jako je Blade Runner po seriál jako Battlestar Galactica. Skutečně existující obor biorobotika si dává za cíl něco podobného: studovat projevy živých organismů a aplikovat je skrze kybernetiku a bioniku na stavbu umělých organismů.

Aplikací zatím není mnoho, robotů mezi námi byste si asi všimli, přesto už existuje několik praktických i teoretických výstupů. Tím druhým může být například nedávný návrh na vypuštění umělých zvířat do přírody, kde by mohly likvidovat znečištění a poté se samovolně rozpadnout. Tento koncept je zatím pouze na papíře – na rozdíl od pokusu z roku 2008, který dal vzniknout uměle vypěstovanému mozku, vytvořenému ze separovaných neuronů, který ovládal primitivní robotickou konstrukci.

1) Živá baterie

Moderní společnost má už dostatečné výpočetní kapacity i teoretické způsoby, jak udržet fantastický rozvoj i v dalších letech – Achillovou patou je však stále problém skladování energie. Dosavadní lithiové baterie mají nemálo problémů, čím dál více laboratoří tak pracuje na revoluční biobaterii. Ta by mohla fungovat na podobném principu jako bakterie E.coli extrahující benzín z glukózy, ale namísto získávání další energie by si ji uchovávala pro další využití.

Výhodou je možnost okamžitě doplnit energii přísunem nové sloučeniny k přeměně, navíc jsou biobaterie zcela čistým a obnovitelným zdrojem energie. Proces transformace energií není stoprocentní, příslib nahrazení běžné a neekologické tradiční baterie však slibuje masivní výdělky, a na konceptu se tak pracuje dnem i nocí. Výsledkem je například i červencové odhalení experimentální dřevěné baterie, která nahradila lithium za sodík.

Aplikace biotechnologií bují doslova každý den. Sotva nedávno se objevil koncept biovozu, který by namísto montáže sám vyrostl. Biotechnologie však mohou mít i tak neviditelný výsledek, jako je snížení nutné teploty pro praní prádla díky šetrnějším materiálům, což ročně ušetří až 80 miliard korun za energie.

I futuristicky znějící biotechnologie jako 3D tisknuté orgány nebo těžící bakterie se dozajista neobejdou bez problémů podobného ranku jako dnešní GMO potraviny nebo biopaliva. Jejich vyřešení však nebude bez boje. Žijeme dnes v éře, kdy se zmíněné geneticky modifikované potraviny objevují masivně po celé planetě, první GMO patent přitom přišel před směšně krátkou dobou v roce 1980.

Kdo ví, za tři dekády mohou být stejně běžné i kontroverzní umělé orgány nebo dýchající automobily...

Ladislav Loukota

Po přehlídce medicíny přinášíme nahlédnutí do dalších aplikací biotechnologií.

5) Biopaliva a biomasa

Dalším velkým milníkem biotechnologií současnosti je již nynější tvorba energií z tzv. biomasy, čili zisk energií ze spalování či přeměny organických sloučenin (rostlin). Jako některé další aplikace, i biopaliva mají momentálně kontroverzní pověst – někomu vadí jejich subvencování státními aparáty, dalším ubývání zemědělské půdy pro jedlé rostliny a tím růst cen potravin, a ozývají se i hlasy, že biopaliva ve skutečnosti produkují větší míru emisí než fosilní paliva. Obor je však momentálně doslova v plenkách a možná, že se brzy ukážou i jiné možnosti, kterými se může ubírat.

Jako třeba proces vyrábění syntetického benzínu z atmosféry, který loni ohlásila britská společnost Air Fuel Synthesis. Postup je co do možností reálný, vyprodukované palivo by však bylo výrazně dražší než klasický benzín získávaný z těžby ropy. Možná by tak bylo efektivnější, kdyby palivo někdo vyráběl sám od sebe? I zde opět podává pomocnou ruku biotechnologie, respektive nedávná genetická úprava bakterie E.coli, po níž mikroorganismus produkuje benzín. Jeho množství je však znovu velmi malé, přesněji 580 mililitrů na jeden litr glukózy, kterou E.coli přeměňuje na palivo. Možná tak budoucí doprava bude muset přece jenom spoléhat na elektřinu – také tady však biotechnologie nabízejí pomocnou ruku.

Když myšlenku syntetického benzínu spojíme s extrémně úspornými automobily, které mnohé automobilky už dokončuji, nevypadá budoucnost individuální dopravy vůbec špatně. Například Volkswagen už vyrábí v rámci modelu dlouhodobé udržitelnosti Think Blue model s označením XL1. Díky spoustě chytrých technologií tento vůz při ideálních podmínkách spotřebuje na sto litů necelý litr paliva!

4) Geneticky modifikované potraviny

GMO potraviny momentálně platí za strašáka nikoliv nepodobného jaderné energii. Především ve Spojených státech skutečně zaznívá kritika korporace Monsanto, která se snaží monopolizovat GMO trh, a v této debatě se obětí stává i samotný princip geneticky modifikovaných potravin. Proces jejich kontroly a schvalování není triviální. Jenom v Evropské unii ovšem proti GMO brojí řada zemí v čele s Francií. Už dnes je přitom 80 % některých amerických plodin geneticky modifikovaných, ač by šlo s úspěchem argumentovat, že lidstvo používá určitou míru modifikace od počátku zemědělství.

Nicméně ve světě, který stojí na konci věku antibiotik, se bez GMO zřejmě neobejdeme. Bez chemikálií různého ražení totiž GMO potraviny slibují odolnější a výživnější druh plodin, kterými je třeba nakrmit stále početnější a náročnější lidstvo. A genová terapie bude dost možná dalším milníkem i v léčbě samotných lidí.

3) Biotěžba i ve vesmíru

Dostáváme se k pokročilejším novotám, než jsou doposud známé aplikace, například ke konceptu ekologicky šetrné těžby nerostných surovin. Biotěžba je sice v počátcích, slibuje však nezměrné změny. Její princip spočívá v extrakci požadovaných minerálů z pevniny pomocí specializovaných mikroorganismů.

Země jako JAR, Brazílie nebo Austrálie už dosahují určitých pokroků v biooxidaci a bioloužení minerálů. Získat se dá leccos od zlata po měď, a konceptu se chytá hned několik dalších společností. Například sanfranciská firma Universal Bio Mining slibuje potenciální využití upravených extremofilních organismů k těžbě nejen na Zemi, ale díky grantu NASA i případně ve vesmíru.

2) Biorobotika jako nový milník

Podobně jako může být biotechnologie odpovědí na šetrnější a automatizovanější průmysl, může přinést klíčovou revoluci i do výzkumu různých typů robotů. Biologické roboty známe ze sci-fi od filmů jako je Blade Runner po seriál jako Battlestar Galactica. Skutečně existující obor biorobotika si dává za cíl něco podobného: studovat projevy živých organismů a aplikovat je skrze kybernetiku a bioniku na stavbu umělých organismů.

Aplikací zatím není mnoho, robotů mezi námi byste si asi všimli, přesto už existuje několik praktických i teoretických výstupů. Tím druhým může být například nedávný návrh na vypuštění umělých zvířat do přírody, kde by mohly likvidovat znečištění a poté se samovolně rozpadnout. Tento koncept je zatím pouze na papíře – na rozdíl od pokusu z roku 2008, který dal vzniknout uměle vypěstovanému mozku, vytvořenému ze separovaných neuronů, který ovládal primitivní robotickou konstrukci.

1) Živá baterie

Moderní společnost má už dostatečné výpočetní kapacity i teoretické způsoby, jak udržet fantastický rozvoj i v dalších letech – Achillovou patou je však stále problém skladování energie. Dosavadní lithiové baterie mají nemálo problémů, čím dál více laboratoří tak pracuje na revoluční biobaterii. Ta by mohla fungovat na podobném principu jako bakterie E.coli extrahující benzín z glukózy, ale namísto získávání další energie by si ji uchovávala pro další využití.

Výhodou je možnost okamžitě doplnit energii přísunem nové sloučeniny k přeměně, navíc jsou biobaterie zcela čistým a obnovitelným zdrojem energie. Proces transformace energií není stoprocentní, příslib nahrazení běžné a neekologické tradiční baterie však slibuje masivní výdělky, a na konceptu se tak pracuje dnem i nocí. Výsledkem je například i červencové odhalení experimentální dřevěné baterie, která nahradila lithium za sodík.

Aplikace biotechnologií bují doslova každý den. Sotva nedávno se objevil koncept německé automobilky Mercedes na biovůz, který by namísto montáže sám vyrostl. Biotechnologie však mohou mít i tak neviditelný výsledek, jako je snížení nutné teploty pro praní prádla díky šetrnějším materiálům, což ročně ušetří až 80 miliard korun za energie.

I futuristicky znějící biotechnologie jako 3D tisknuté orgány nebo těžící bakterie se dozajista neobejdou bez problémů podobného ranku jako dnešní GMO potraviny nebo biopaliva. Jejich vyřešení však nebude bez boje. Žijeme dnes v éře, kdy se zmíněné geneticky modifikované potraviny objevují masivně po celé planetě, první GMO patent přitom přišel před směšně krátkou dobou v roce 1980.

Kdo ví, za tři dekády mohou být stejně běžné i kontroverzní umělé orgány nebo dýchající automobily.