Zjeść kurę i mieć kurę

Jeśli śledzicie tę stronę trochę dłużej wiecie, że jestem entuzjastą alternatyw dla mięsa hodowlanego. W 2019, kiedy pisałem swój duży tekst w temacie burger z mięsa komórkowego był pieśnią przyszłości. Teraz, pięć lat później… dalej nią jest, ale znacznie bliższą i bardziej realistyczną. Co więcej, jesteśmy na dobrej drodze, by w ciągu trzech lat komórkowe mięso drobiowe polskiego producenta trafiło na rynek.

LabFarm to pierwsza polska firma, która podjęła się produkcji komórkowego mięsa. Powstała w 2022 roku i zmierza dużymi krokami w kierunku dostarczania mięsa na rynek mięsa bez odbierania życia zwierzętom. Chcą udowodnić, że można zjeść kurę i mieć kurę. Na czym dokładnie to polega? W największym skrócie - produkt powstaje poprzez pobranie komórek np. mięśnia od zwierzęcia a następnie namnażanie ich w bioreaktorze tak by uzyskać pożądaną ilość mięsa. W ten sposób w teorii można by wyprodukować dowolne ilości mięsa bez hodowania innych tkanek, w krótszym czasie, na mniejszej przestrzeni, z mniejszą emisją gazów cieplarnianych i bez zabijania choćby jednego zwierzęcia.

Przygotowując ten tekst miałem przyjemność porozmawiać z Katarzyną Roszkowską, specjalistką ds. badań laboratoryjnych, która wraz ze współpracownikami w LabFarmie zajmuje się całą techniczno-naukową stroną działalności - hodowlą komórek, bioreaktorami, pożywkami itd. Koniecznie chciałem się dowiedzieć, czy dominują wyzwania techniczne, czy biurokratyczne. Oczywiście, że są zarówno jedne, jak i drugie. Być może dlatego, że bliżej jej do laboratorium niż do biura, miałem wrażenie, że w tych naukowych widzi wyraźną ścieżkę do sukcesu.

Jeśli chodzi o biurokrację to laboratoryjne mięso musi jeszcze uzyskać szereg akceptacji na każdym etapie łańcucha produkcji. Jeśli chodzi o konsumpcję to na terenie Unii Europejskiej komórkowy kurczak będzie musiał wyjść naprzeciw regulacjom dla tzw. novel foods. LabFarm otrzymał trzyletni grant, po którym produkt musi wejść do sprzedaży. Obecnie mięso takie dopuszczono do spożycia w USA, Izraelu i Singapurze, niewykluczone zatem, że kurczaka przyszłości z Polski najpierw będzie można zjeść poza Europą. W ciągu paru lat sporo może się jeszcze zmienić, więc nie traćmy jeszcze nadziei. Holandia dopuszcza już pewne formy degustacji…

Jest jednak jeszcze jedna, prostsza ścieżka dla komórkowego mięsa. Karma dla zwierząt. Otóż w tym roku aż trzy firmy z USA i UK, Bond Pet Foods, Meatly i BioCraft dostarczyły tony zwierzęcych białek z hodowli komórkowej do wykorzystania w karmie dla psów i kotów. Być może, podobnie jak ja w pierwszej chwili myślicie, że takie laboratoryjne mięso wpierw będzie produktem “premium”, drogim i przeznaczonym dla bogatych. Jeśli jednak zastanowimy się nad tym, że przecież hodujemy same komórki mięśniowe, że nie tracą one energii na poruszanie zwierzakiem, że nie karmimy innych produktów ubocznych, że nie zużywamy tylu surowców, to siłą rzeczy, to musi być tańsze w miarę rozwoju technologii. Jeśli dodamy do tego luźniejsze regulacje wobec karm dla zwierząt, to okazuje się, że można uzyskać produkt w cenie porównywalnej do dostępnej na rynku karmy. A przecież to dopiero początek…

Na cenę wpływa masa czynników - skalowanie, używane pożywki. Początkowo hodowle korzystały z pożywek i sprzętu wykorzystywanego w przemyśle farmaceutycznym, gdzie wyśrubowane normy windowały ceny pożywek do 300 euro na litr, a proces był nastawiony na ekstremalnie wysokie standardy związane z izolowaniem produktu komórki. W przypadku mięska komórkowego, to sama komórka jest pożądanym produktem. Komercyjna produkcja może pozwolić na redukcję kosztu pożywki nawet kilkusetkrotnie.

W trakcie rozmowy o ulepszaniu i optymalizowaniu procesu, moja rozmówczyni zwróciła uwagę na ciekawy wątek. Kurczak w latach 60tych a dziś to inny kurczak. I ciężko tam jeszcze coś ulepszyć (oczywiście w kontekście wydajności samego procesu, nie mówimy o kwestiach dobrostanu zwierząt). Tymczasem hodowla komórkowa jest dopiero na początku swojej drogi. Korzyści byłyby jeszcze większe, gdyby taka hodowla zastąpiła produkcję mięsa wołowego. Warto tu przypomnieć, że rezygnacja z samej wołowiny w diecie największą redukcję emisji CO₂, około 42%. Rezygnacja z mięsa w ogóle przyniosłaby jedynie dodatkowe 10% redukcji emisji.

Dlaczego zatem LabFarm zaczyna od mięsa drobiowego? Jest ku temu kilka powodów. Po pierwsze, inwestor zajmuje się drobiem, i nie widzi w hodowli komórkowej konkurencji tylko przyszłość (brawo). Ponadto w celu testów i rozwoju technologii, kurczak jest lepszym modelem do testów i rozwoju technologii. Przemysł farmaceutyczny i tu przetarł szlak hodując komórki kurczaka do produkcji białek. No i wreszcie grant, który otrzymała firma był rozpisany właśnie na mięso drobiowe.

Katarzyna Roszkowska często wspominała, że w wielu aspektach firma nie musi wymyślać koła na nowo, bo dokonano już licznych postępów w tej dziedzinie, dlatego droga do prototypu w ich przypadku trwała dwa lata, a nie sześć lub więcej. Z czasem pewnie przyjdzie czas i na inne rodzaje mięsa. Korzyści w przypadku wołowiny były mi znane, ale zaskakujący był dla mnie temat ryb - otóż tam kryje się inny potencjał, bo komórki ryb rozwijają się bardzo szybko i można je hodować w niższej temperaturze oszczędzając energię. Jednak do tej pory mało kto badał komórki rybie w tym kontekście.

Jako że nadawanie mięsu struktury wprowadziłoby kolejny poziom skomplikowania, obecnie LabFarm koncentruje się na produktach takich jak nuggetsy, parówki czy odpowiedniki mięsa mielonego. Aby wyhodować większy kawałek mięsa, konieczne byłoby stworzenie naczyń krwionośnych lub ich odpowiednika. Firma chciałaby sprzedawać gotowy produkt, nie “surowe mięso”, żeby mieć kontrolę i pewność, że będzie zdrowe, smaczne, że będzie zawierało mało dodatków. Tak by ludzie się nie zniechęcili.

Nietrudno zgadnąć, że mocno trzymam kciuki za ich sukces. Warto mieć świadomość, że hodowla komórkowa może potencjalnie dostarczyć, najzdrowsze, najbezpieczniejsze i najbardziej uregulowane mięso na rynku. Bez antybiotyków, bez marnotrawstwa, bez cierpienia zwierząt.

Pytałem też o dalszą przyszłość, plany czy ogólnie możliwości związane z tą technologią. LabFarm już myśli o komórkach tłuszczowych. W końcu tłuszcz jest nośnikiem smaku, więc ma to dużo sensu. Oczywistym długofalowym kierunkiem wydaje mi się możliwość ulepszania mięsa. Oczywiście znamy smutną historię złotego ryżu, który mógłby od lat chronić miliony przed śmiercią i zdrowotnymi konsekwencjami niedoboru witaminy A. Poległ jednak pod naporem nieuzasadnionych lęków przed GMO… Czy komórkowe mięso mogłoby być lepsze? Niewykluczone, że dodanie pewnych suplementów do pożywki, nawet bez ingerencji w DNA, mogłoby uchronić nas przed jakimiś niedoborami. Wystarczyłoby, aby komórki akumulowały dodatki w medium. Ale jak wspominam, to odległa przyszłość. Póki co czekam na szansę, by spróbować LabFarmowego nuggeta. I najlepiej bez konieczności podróży za granicę.


Bardzo dziękuję Katarzynie Roszkowskiej i firmie LabFarm za otwartość i poświęcony czas.

Myszy w torporze

“Tu urząd kontroli plotek. Oto fakty.” - takimi słowy naczelnik Andrews zwracał się do więźniów zakładu karnego Fiornina 161. W ten sposób poinformował ich o odzyskaniu szalupy ratunkowej z kapsułami hibernacyjnymi, w tym jednej z porucznik Ellen Ripley.

Nie wiem czy sam dokonałbym takiego skojarzenia, bo hibernacja ludzi w kosmosie nie ogranicza się tylko do cyklu o “Obcym”. Ale co najmniej jedna witryna, która napisała o niedawnych badaniach bardzo entuzjastycznie wrzuciła obok tytułu ujęcie z drugiego filmu - rząd hibernatorów na pokładzie Sulaco. O co się rozchodzi? Czy jesteśmy na granicy hibernowania astronautów?

*Khem* tu Węglowy Szowinista. Oto fakty. W 2020 roku zidentyfikowano grupę komórek nerwowych w części podwzgórza zwanej jądrem nadwzrokowym. Pozwalają one myszom na wejście w stan zwany torporem. Jest on podobny do hibernacji, ale krótkotrwały i w naturze mimowolny. U myszy powoduje obniżenie temperatury o ponad trzy stopnie, zwalnia akcję serca i cały metabolizm. Stymulując ten obszar mózgu światłem i chemicznie udało się wprowadzać myszy w torpor na żądanie. To było w 2020. A teraz udało się dokonać tego nieinwazyjnie - za pomocą precyzyjnie skierowanych ultradźwięków. W czasie eksperymentów pojedyncza stymulacja powodowała wystąpienie torporu na kilka godzin. W innym eksperymencie stymulację powtarzano, gdy tylko temperatura ciała myszy zaczynała się podnosić i w ten sposób utrzymano ten stan przez 24 godziny.

Ponadto przeprowadzono eksperyment na szczurach, które naturalnie nie wpadają w torpor. W tym przypadku oprócz ultradźwięków gryzoniom podawano też odpowiedni neuroprzekaźnik, którego nie wytwarzają same. Udało się uzyskać podobny efekt, choć spadek temperatury był mniejszy bo między jednym a dwoma stopniami Celsjusza. Jak zaznaczyli naukowcy, potrzebne były wysokie dawki neuroprzekaźnika i nie wiadomo jakie mogłyby być długoterminowe skutki.

Choć za wcześnie na obrazki z “Obcego”, to imponujące odkrycia i wyniki. Nic dziwnego, że badania wspiera między innymi Europejska Agencja Kosmiczna. Spowolniony metabolizm to nie tylko oszczędność jeśli idzie o zapasy jedzenia. Działa na poziomie komórek i mógłby zapobiec ubytkom w masie mięśniowej i kostnej. Szczególnie obiecujące są wyniki na szczurach, bo pokazują, że stan ten można wywołać u zwierząt nie-hibernujących. Warto jednak pamiętać, że myszy jest bliżej do szczura niż człowieka. Pokusa jest ogromna. I to nie tylko w kontekście długotrwałych podróży kosmicznych. Wykazano (również w ramach eksperymentów na myszach), że indukowany torpor może być pomocny w medycynie. Obniżenie metabolizmu może chronić organy w trakcie zabiegów, które wymagają zatrzymania krążenia. Obecnie w medycynie stosuje się sztucznie wywołaną hipotermię, to jednak niesie za sobą dodatkowe ryzyka. Eksperyment pokazał, że sztuczny torpor był równie skuteczny jak sztuczna hipotermia.


Źródełka:
https://newatlas.com/biology/ultrasound-brain-induces-hibernation-torpor/
https://newatlas.com/biology/induced-hibernation-state-protects-organs-heart-surgery/
https://www.space.com/astronaut-hibernation-trials-possible-in-decade
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0149763421004425

SS#20 - Przestarzałe oczy

W 2011 roku dzięki firmie Second Sight niewidomi zaczęli widzieć. To oczywiście kolosalne uproszczenie. Second Sight nie jest jedyną ani pierwszą firmą, która działa na polu implantów wzrokowych. Ich bioniczne oko Argus (a później ulepszony, Argus II) nadawało się tylko ograniczonej grupy osób niewidomych, które utraciły wzrok w dość szczególnych okolicznościach (głównie przez zwyrodnienie siatkówki, musiały mieć działający nerw wzrokowy i korę wzrokową). No i wreszcie “zaczęli widzieć” znaczy zaczęli widzieć siatkę 60 pikseli generowaną przez komputer na podstawie obrazu z kamery w okularach.

Może wydawać się, że to mało, ale dla osoby która utraciła wzrok, może to zasadniczo zmienić życie. Pewien pacjent, Jeroen Perk, po operacji próbował nawet łucznictwa i narciarstwa. Barbara Campbell mogła się poruszać samodzielnie po tłocznym Nowym Jorku. Przez cztery lata cieszyła się “nowym wzrokiem”, aż nagle znów zapadła ciemność…

Od 2020 Argus nie jest rozwijany ani produkowany. Od 2022 w zasadzie nie jest również wspierany, choć ponad 300 osób korzysta z tego bionicznego oka. Kłopoty zaczęły się w okresie pandemii, firma Second Sight stanęła na krawędzi bankructwa, nastąpiły masowe zwolnienia. Jako, że zarówno ich soft- i hardware jest unikalny, brak wsparcia, oznacza, że jeśli coś się zepsuje, to pacjent jest praktycznie bez szans.

Choć cała sytuacja to horror z cyberpunkowej dystopii, nie chcę zbyt mocno krytykować firmy. Chciałbym żebyśmy w miarę chłodno przyjęli to jako studium przypadku, nie jako łatwą okazję do znęcania się nad “bezduszną korporacją”. Nawiasem mówiąc, czy gdyby pacjenci zostali mocniej powiadomieni o potencjalnych kłopotach nie zdecydowaliby się na taką szansę? Wątpię. Sądzę wręcz, że zostali dokładnie poinformowali a legalnie wszystko jest tip-top, bo celowo z opisaniem tej historii chciałem chwilę poczekać (zrobiło się pół roku), żeby śledzić dalszy ciąg. Temat wypłynął w lutym, do dziś nie wiadomo o jakimkolwiek pozwie. Niestety nie słychać również dobrych wieści dla pacjentów.

Aries Arditi, pracujący nad Argusem II wspomina, że pacjenci, którzy utracili wzrok często mają desperacką nadzieję na cokolwiek co może im pomóc i są gotowi spróbować wszystkiego. A Second Sight nie oszukiwała, tylko pracowała nad przełomową, nowatorską technologią. I odniosła niemałe sukcesy. Firma wciąż istnieje, jest w kiepskiej sytuacji finansowej i w powietrzu wisi fuzja z Nano Precision Medical (firma biofarmaceutyczna). Tak czy inaczej projekt Argus nie jest kontynuowany. Obecnie pracują nad Orionem, który w ogóle omija oko i umieszczony jest na korze wzrokowej, co potencjalnie zwiększa zasięg terapii na osoby z uszkodzonym nerwem wzrokowym i innymi dolegliwościami. Wstępne wyniki są zachęcające, więc pojawiły się ostatnio nowe źródła funduszy, jednak ograniczone do nowego implantu.

Mam nadzieję, że historia Argusa, nie zostanie zapomniana. Zresztą to historia, która wciąż trwa. Generalny wydźwięk jest taki - to fantastyczna technologia, ale fatalna firma. Nie wszyscy pacjenci byli zachwyceni wynikami. Jak każda procedura medyczna i tu nie brak efektów ubocznych, dość częstym jest poczucie “dizzyness” (zawroty głowy lub oszołomienie). Niektórzy pacjenci wspominają, że obiecywano im kolejne etapy i rozwój technologii… 250 pikseli, widzenie kolorowe… Obecnie mają prawo czuć rozgoryczenie, nie wspominając o potencjalnych problemach ze skanami MRI, kłopotami z ewentualnym usunięciem ciała obcego itd… Inni jednak od lat cieszą się większą samodzielnością i choćby namiastką wzroku.

Jeroen Perk, nasz narciarz/łucznik, to wyjątkowy szczęściarz, jego VPU (visual processing unit, takie pudełko które przerabia obraz z kamery w okularach na sygnał do 60 elektrod umieszczonych na siatkówce) upadł i strzaskał się. Ostatecznie miał ogrom szczęścia bo dotarł do byłego pacjenta, który zrezygnował z używania implantu i chętnie oddał mu swoją VPU. Perk do dziś cieszy się bionicznym wzrokiem.

Warto mieć świadomość, że mimo kłopotów Second Sight odniosło sukces, gdzie masa innych startupów poległa. Może cała ta historia sprawi, że wkład Argusa nie ograniczy się do pchnięcia technologii do przodu i poprawy życia garści ludzi. Może pomoże również lepiej dbać o sytuację pacjentów eksperymentalnych technologii tego typu. Firma Neuralink powstała długo przed problemami Second Sight, jednak od początku planowali, że ich implanty mają być mało inwazyjne i usuwalne. Bo elektronika nie tylko potrafi się psuć, ale przede wszystkim może się starzeć. Więc perspektywa wymiany na nowszy, lepszy model czy po prostu usunięcia, wydaje się być kluczowa.


Źródła:
Their bionic eyes are now obsolete and unsupported
Teksty o Neuralinku na Węglowym

SS#19 - Kurczak bez głowy

“Szybko, jeszcze szybciej” te słowa przewijały się przez film “Home” z 2009 roku. Odnosiły się do różnych aspektów naszej cywilizacji, głównie do ogromnego parcia na konsumpcjonizm, czyli również na szybszą produkcję, na ciągłe zwiększanie skali.

Przemysłowa hodowla kurczaków jest dość potwornym procesem. Chów klatkowy w zasadzie oznacza dla drobiu całe życie spędzone w cierpieniu. Paul Thompson, pracujący dla Kellogg’s filozof (wspominam o marce, bo delikatnie mówiąc nie ma ona zbyt dobrej etycznie opinii), zasugerował kiedyś, że niewidome kurczaki lepiej znoszą ścisk, więc wartym rozważenia byłoby hodowanie niewidomych kurczaków na mięso. Bo wiecie, byłoby im lepiej, wróć, mniej źle. Niedawno jednak pewien student architektury i zapewne fan pewnego filmu z 1999, Andre Ford, zaproponował coś innego. A gdyby tak usuwać kurczakom korę mózgową, zostawiać tylko pień mózgu, żeby kontrolował funkcje organizmu? Z pewnością taki kurczak nie odczuwałby żadnego cierpienia.

Od bardzo dawna (“Nie mam ryjka, a muszę kwiczeć” 2018) nie pisałem notek z cyklu “scary shit”. Ostatnio jednak trafiłem na trochę “wdzięcznego materiału”, więc szykuje się reaktywacja. Co roku w hodowli rodzi się i ginie kilka miliardów kurcząt przeznaczonych na mięso. Jakkolwiek upiornie brzmi w pierwszej chwili rozwiązanie Forda… to rzeczywiście, trudno cierpieć bez kory mózgowej. Według artykułu z Wired w samej Wielkiej Brytanii rocznie 800 milionów brojlerów dorasta w kilka miesięcy, nigdy nie doświadczając naturalnego światła, by po siedmiu-ośmiu tygodniach skończyć w ubojni lub umrzeć z niby-naturalnych przyczyn, bo ich serca i płuca nie nadążają za szybko rosnącymi ciałami.

Popyt tyczy się tkanki mięśniowej, nie mózgu, więc ten można odrzucić, zostawiając tylko niezbędny pień. Ford wyobraża sobie farmy wertykalne z unieruchomionymi ptakami z podłączonymi rurkami żeby doprowadzać co potrzebne i odprowadzać co nie potrzebne. Gęstość takiej hodowli byłaby blisko czterokrotnie większa niż w przypadku ciasnych klatek. Pozostaje tylko elektryczna stymulacja mięśni i po sprawie...

Czy podoba mi się to rozwiązanie? Ani trochę. Czy mam na to emocjonalne argumenty? Jasne - brzmi to jak horror. Jednak jeśli alternatywą jest upiorna rzeczywistość zwierzęcych obozów koncentracyjnych, jeśli celem jest redukcja cierpienia, to sprawa nie jest tak prosta. Tyle, że to fałszywa alternatywa, bo opcji jest więcej.

Innymi słowy, są też merytoryczne argumenty, żeby nie pochylać się zbyt mocno nad tym pomysłem. Artykuł z Wired jak się okazuje ma już dziesięć lat. Koncepcje Forda nie weszły w życie. Natomiast raczkująca wówczas idea hodowli komórkowej mięsa zbliża się do dojrzałości i półek sklepowych.

Mowa tu o hodowli mięsa bez zwierzaka, namnażaniu interesującej nas tkanki bez nerwów, kości, skóry czy innych zbędnych rzeczy. W tym również bez cierpienia, a na dłuższą metę, przy odpowiedniej skali i dojrzałości technologii, powinno to być wydajniejsze i lepsze dla środowiska niż tradycyjna hodowla.


Źródło: Wired

Ingenuity, cyber-małpa, fart w kosmosie i tłum na ISS

9 kwietnia 2021 był niezwykłym dniem. Postaram się jak najkrócej opisać dlaczego.

Ingenuity
Marsjański dron załopotał swoimi wirnikami. To jeszcze nie pora na lot, więc rozpędził je tylko na chwilę prędkości zaledwie 50 obrotów na minutę. To jeden z ostatnich sprawdzianów przed lotem, który ma się odbyć w niedzielę. W związku z tym dostaliśmy ładny urywek nagrania z łazika Perseverance i już wiemy na co mniej więcej możemy liczyć w trakcie konferencji prasowej, która odbędzie się w poniedziałek 12 kwietnia o 9:30 czasu polskiego.


Neuralink
W nawale wrażeń kompletnie zgubił się film od Neuralinka. Prezentuje on makaka, któremu wszczepiono neuralinka w okolicy kory ruchowej. Małpkę wyszkolono w co najmniej dwóch grach z joystickiem - pongu i przesuwaniu kursora na oznaczone pole. Pager jest wynagradzany bananowym smoothie za poprawną grę. Feed na żywo z mózgu małpy pozwolił zidentyfikować jaka aktywność kory ma się do tego jak steruje grą.

Następnym etapem jest odłączenie joysticka i połączenie gry z przeprocesowanym sygnałem bezpośrednio z mózgu małpy. MindPong to prawdopodobnie to o czym bez uzgodnienia z współpracownikami wspominał Elon Musk na konferencji z połowie 2019.

Z czasem ta technologia może znacznie polepszyć życie wielu ludzi dotkniętych niepełnosprawnościami.


Bliska kolizja
Niewiele brakowało a wczorajszy dzień mógł być początkiem smutnego okresu w podboju kosmosu. Istniała wysoka, jak na kosmiczne standardy, dwudziestoprocentowa szansa, że drugi stopień rakiety Kosmos 3M wystrzelonej w 1981 zderzy się ze starym satelitą meteorologicznym z 1978 roku. Do zderzenia doszło by z prędkością ok 14 kilometrów na sekundę.

Gdyby do niego doszło, powstałyby potencjalnie miliony odłamków, które rozciągnęły by się w dwóch pasach oplatających Ziemię, które mogłyby powodować kolejne kolizje. Kaskada takich zderzeń zamknęłaby kosmos dla nas. Mieliśmy szczęście. Nie po raz pierwszy.

Syndrom Kesslera jest realnym zagrożeniem. W 2008 zbliżyliśmy się do niego bardziej gdy Iridium 33 i Kosmos-2251 zderzyły się na orbicie. Odłamki z tej kolizji wciąż krążą choć istotna ich część spłonęła w atmosferze w ciągu minionej dekady.

Są pewne pomysły na czyszczenie orbity, ale póki co nikt się nie kwapi, żeby rzeczywiście to robić. Pomysły to łapanie kosmicznych śmieci w siatkę i ciągnięcie tak by spłonęły w atmosferze, doczepianie od nich żagli słonecznych, by zwolniły i spłonęły w atmosferze i strzelanie w nie laserem tak by je zwolnić, by spłonęły w atmosferze.


Dziesięć osób na ISS
Wczoraj również miał miejsce start i dokowanie kapsuły Soyuz z ISS. W związku z tym na stacji kosmicznej znajduje się obecnie aż dziesięć osób. Sergey Ryzhikov, Sergey Kud-Sverchkov, Kathleen Rubins przylecieli Soyuzem “Favor”. Michael Hopkins, Victor Glover, Soichi Noguchi, Shannon Walker przylecieli na pokładzie Dragona SpaceX (pierwszy komercyjny i “operacyjny” lot załogowy w kosmos, poprzedni był misją “demo”). No i wreszcie Oleg Novitsky, Pyotr Dubrov, Mark T. Vande Hei dołączyli wczoraj na pokłądzie Soyuza “Gagarin” (w poniedziałek 12 kwietnia będzie sześćdziesiąta rocznica wysłania pierwszego człowieka w kosmos).


NASA JPL (zapowiedź konferencji Ingenuity)
Neuralink (Mind Pong)
EU Space Surveillance and Tracking (Potwierdzenie, że nie doszło do kolizji)
Everything SpaceX (Tłumek na ISS)

Koniec świata - recenzja

Na stronach “Końca świata” Bryan Walsh rozważa różne scenariusze apokalipsy od uderzenia asteroidy i erupcję superwulkanu, po sztuczną inteligencję i inwazję obcych. Swój przewodnik po różnych rodzajach zagłady wydał w drugiej połowie 2019 roku. Kilka miesięcy później świat ogarnęła pandemia koronawirusa SARS-CoV-2. Jak się domyślacie czytając najbardziej wyczekiwałem rozdziału “choroby”. Nie byłem rozczarowany.

Książka przeznaczona jest dla szerokiej publiczności i mam nadzieję, że do niej dotrze. To naprawdę solidny przegląd największych zagrożeń jakie stoją przed naszą cywilizacją. Po okładce spodziewałem się, że całość może być napisana z przymrużeniem oka, ale tak nie jest. Mimo to lektura jest całkiem lekka, przynajmniej na tyle na ile pozwala tematyka.

Walsh z jednej strony jest dobitny, często sypie faktami i liczbami, które są przytłaczające i dają bardzo klarownej pojęcie o skali oraz powadze potencjalnych zagrożeń. Z drugiej jednak (a może dzięki sile beznamiętnych liczb) nie szasta emocjonalnym językiem i nie wali czytelnika po głowie ostrzeżeniami.

Każdemu z przedstawionych tematów poświęca ograniczoną ilość czasu, więc choć o każdej apokalipsie można by napisać (i napisano) całe książki, tu dostajemy skondensowaną formę, więc nawet jeśli kogoś mogłoby znużyć czytanie o spadających asteroidach (są tacy ludzie?!) to zanim to się stanie będzie już czytał o wojnie nuklearnej.

Nawiasem mówiąc to chyba rozdział o atomie był dla mnie najbardziej zaskakujący, bo bardzo wyraźnie wyjaśnił dlaczego, nie jest to zagrożenie, które pozostało w przeszłości wraz z zimną wojną. Nie ukrywam, że obawiałem się rozdziału poświęconego zmianom klimatycznym. Byłem ciekaw jak zostanie ukazana kwestia energetyki jądrowej i… jest OK choć powiedziałbym, że Bryan Walsh prześlizgnął się po tej kwestii, skupiając się na samej skali wyzwania jakim jest przeciwdziałanie zmianom klimatycznym.

Ale pewnie zastanawiacie się jak autor poradził sobie z chorobami? Z jednej strony jest bodaj najmniej apokaliptycznym, z drugiej jednak zawiera trafne ostrzeżenia, szczególnie dla USA, wytykając bardzo celnie jaka przepaść dzieli Obamę i Trumpa, oraz jak straszliwie ten drugi osłabił gotowość Stanów na potencjalną pandemię.

W zasadzie w każdym rozdziale autor potrafi czymś błysnąć. Bywa dobitny, czasem też bardzo wyraźnie otwiera czytelnikowi oczy, szczególnie gdy klarownie tłumaczy, jak ograniczona jest perspektywa jednego człowieka. Tyczy się to zarówno naszej wrodzonej nieumiejętności myślenia o przyszłości czy kompletnego braku zrozumienia czasu w skali geologicznej. Dlatego warto próbować ją poszerzać.


Tytuł: Koniec świata. Krótki przewodnik po tym, co nas czeka
Autor: Bryan Walsh
Wydawnictwo: Czarna Owca
Liczba stron: 384


Dziękuję wydawnictwu Czarna Owca za możliwość objęcia tej książki patronatem medialnym. “Koniec świata” trafi do sprzedaży już 27 stycznia, ale już teraz możecie składać zamówienia.

Szczepionka mRNA rozkodowana

Trafiłem na tekst tak fajny, że po prostu musiałem przygotować dla Was jego syntezę. Jeśli jednak nie boicie się dłuższej lektury i języka angielskiego to możecie od razu sięgnąć do pierwotnego źródła:
Reverse Engineering the source code of the BioNTech/Pfizer SARS-CoV-2 Vaccine

W przeciwnym razie zapraszam do lektury. Będzie świetnym uzupełnieniem (albo ciągiem dalszym) dla notki Zderzenie dwóch kodów. Bert Hubert, którego tekst tak mnie zachwycił, nie jest genetykiem ani lekarzem, jest developerem i postanowił przeanalizować kod źródłowy szczepionek mRNA.

Szczepionka innego rodzaju

Wspomniany kod dostępny jest w całości na stronach WHO pod tym adresem, wraz z wdzięcznym rysunkiem który odtworzyłem na początku notki. Cały kod RNA liczy sobie 4284 liter, w tym 3824 litery stanowią instrukcję budowy kolca koronawirusa. To wypustki którymi przyczepia się on do naszych komórek, dzięki czemu następnie może zrobić nam krzywdę. To właśnie tym kolcom koronawirusy zawdzięczają swoją nazwę. Odporność przeciwko wirusowi polega na tym, że nasz organizm potrafi rozpoznać te kolce i atakuje pokryte nimi wirusy.

Przejdźmy do pierwszej ciekawej paraleli między genetyką i elektroniką. RNA można traktować jako odpowiednik pamięci RAM. Podobnie jak ulotna pamięć w komputerze, RNA jest bardzo delikatne i łatwo ulega rozpadowi (m.in. dlatego szczepionka Pfeizera/BioNTechu musi być przechowywana w tak niskiej temperaturze). DNA stanowi pamięć stałą, jest dużo bardziej trwałe, ale dostęp do kodu nie jest tak łatwy. Dlatego nasza komórkowa machina przepisuje pożądane fragmenty ukrytego w jądrze DNA na RNA, które poza jądrem komórkowym pozwala produkować odpowiednie białka.

Do tej pory szczepienia polegały na wstrzykiwaniu osłabionego lub nieaktywnego wirusa, by w bezpiecznych warunkach dać organizmowi okazję by nauczył się walczyć z wrogiem. W tym wypadku mRNA zawiera instrukcję budowy części samego wirusa (bez kapsydu i wirusowego RNA). Genialne w swojej prostocie, bo kolce są nieszkodliwe a pozwalają zbudować odporność. Co więcej produkcja szczepionki mRNA jest prostsza niż np używająca kurzych jajek i bakterii produkcja szczepionek na grypę.

Kod źródłowy

Na początku kodu znajduje się “cap” czyli “czapeczka” (jak zerkniecie w dokument WHO zobaczycie, że wręcz tak narysowano ten fragment). To raptem dwa nukleotydy (dwie literki kodu) G oraz A. Jest to symbol początkowy, konieczny by kod w ogóle mógł być wykonywany. W przypadku mRNA ten początek sygnalizuje komórce, że pochodzi on z jądra komórkowego (w tym wypadku jest to ściema).

Następnie 5’-UTR zwany końcem 5’, czyli początek (czy gdyby biolodzy nazwali to “końcówką 5 prim” byłoby mniej mylące?). To symbol początku właściwej treści kodu. Dla maszynerii komórkowej 5’-UTR znaczy “tu zacznij czytać” a znajdujący się pod koniec właściwej treści 3’-UTR (koniec 3’) oznacza “tu skończ czytać”. To “czytanie” nazywamy translacją, bo towarzyszy mu syntezowanie białka (znów po więcej mogę odesłać do notki Zderzenie dwóch kodów. Koniec 5’ to również miejsce na którym zaczepiają się rybosomy, czyli znajdujące się wewnątrz komórek “drukarki” białek.

Kolejna ciekawostka, którą można zobaczyć dopiero zerkając w sam kod jest obecność symbolu Ψ, który nie pasuje do znanych nam z RNA literek ACGU (w przypadku DNA ACGT). Ψ to pseudourydyna. Lata temu odkryto, że jeśli zastąpimy nią Uracyl w RNA, łatwiej takiemu RNA uniknąć naszego systemu immunologicznego.

Tu Bert Hubert dokonuje porównania z takim uszkodzeniem złośliwego kodu w oprogramowaniu, że zostaje on zignorowany przez firewall, ale jest wciąż dość sprawny, by wykonać swoje zadanie. Czy wirusy mogłyby również się wycwanić na tyle by używać Ψ? Nie. Raczej nie. Organizmy żywe, z tego co wiemy, nie potrafią wytwarzać pseudourydyny. Jako że wirusy używają naszych komórek by się reprodukować, nie bardzo jest możliwość by mogły jakoś umieścić pseudourydyny w swoim kodzie.

Przepis na wypustkę

Dotarliśmy do fragmentu kodu, który zawiera projekt kolców koronawirusa. Pod koniec stycznia 2020 dysponowaliśmy już całym kodem genetycznym 2019-nCoV. Znajduje się tam oczywiście projekt tego samego białka, jeśli by się mu przyjrzeć, zobaczymy że kod w szczepionce jest inny. I nie chodzi tylko o podmianę U na Ψ. W trójkach kodujących aminokwasy, gdzie tylko było to możliwe, twórcy szczepionki zamieniali Ψ/U na litery G lub C.

Istnieją 64 trzyliterowe kombinacje nukleotydów, ale jest tylko dwadzieścia aminokwasów. Wiele z nich można zakodować na kilka sposobów. Badania wykazały, że RNA w którym jest więcej literek G i C sprawniej produkują białka. Dlatego gdzie tylko się dało twórcy dokonywali takiej zmiany, aby ich szczepionka była bardziej wydajna.

To wciąż nie koniec zmian. W koronawirusie kolce są przyczepione do kapsydu. Jeśli nie są do niczego przyczepione białko zaczyna się źle składać, więc tak produkowane “swobodne” kolce powyginane nie dawałyby nam odporności na prawdziwego koronawirusa tylko na jakąś pokraczną wersję. W 2017 roku... Przy tej okazji warto przypomnieć - szczepionki mRNA nie wyskoczyły z kapelusza w 2020 roku, pracowano nad nimi od lat, ale dopiero w 2020 dostały potężny zastrzyk na badania. Wracając... W 2017 roku, badając między innymi wirusa MERS odkryto, że dodając prolinę (jeden z aminokwasów) w odpowiednim miejscu zapobiega się zapadnięciu kolca. Prolina to sztywny aminokwas więc zapewnia, że nasze komórki stworzą wierne kopie kolców 2019-nCoV.

Syntezuj. Tnij. Powtórz.

Na koniec, po końcu 3’ widzimy jeszcze fragment opisany jako poly(A). To tak zwana poliadenylacja, końcówka zawierajaca naprawdę dużo literek A. Dwadzieścia sześć potem coś i wreszcie jeszcze siedemdziesiąt. To bardzo ciekawy mechanizm. Ten ogonek koduje niejako “ilość powtórzeń” kodu. Coś jakby biologiczna pętla. mRNA może podlegać translacji wielokrotnie. Za każdym razem (po wyprodukowaniu każdego kolca) ten krzyczący ogonek zostaje przycięty i robi się coraz krótszy. Kiedy zostanie niemal całkowicie ścięty, mRNA ulega degradacji i podlega komórkowemu recyklingowi. Badania sugerują, że optymalna długość ogonka to 120 literek A, pewnie dlatego tu widzimy trzydzieści i po przerwie kolejnych siedemdziesiąt. Ta przerwa ponoć ułatwia sklejenie tak długich ogonków DNA.

Ufff… Fascynujące jak wiele wysiłku i owoców dekad nauki wydestylowano w postaci sekwencji literek, które spokojnie mieszczą się na dwóch stronach. Lepsze narzędzia, lepsze efekty. Oczywiście w powyższym tekście tylko drasnęliśmy wierzchołek góry lodowej. Nawet nie zająknąłem się o powłoczce lipidowej, która pozwala by delikatne mRNA mogło dotrzeć do naszych komórek ani o tysiącu innych rzeczy o których nie mam pojęcia.


PS. Wiem, wiem, translacja a nie synteza, ale chyba nie istnieje tryb rozkazujący czasownika od rzeczownika “translacja”.

PS2. Podcast trafił platformę Anchor.fm, pewnie będę wciąż wrzucał nagrania na Facebooka, YouTube - jeszcze do przemyślenia, bo na fanpage jednak i tak regularnie wrzucam materiały, YouTube stoi tylko i wyłącznie tymi nieregularnie powstającymi nagraniami.

Zderzenie dwóch kodów

Pomyśl przez chwilę o całej różnorodności życia na Ziemi. Wiewiórka, kukurydza, pantofelek, pieczarka, ośmiornica, dziobak, arbuz, niesporczak, sekwoja… wszystkie te formy łączy ten sam kod źródłowy. DNA “programuje” życie. Ikoniczna spirala DNA jest nośnikiem informacji genetycznej w postaci sekwencji zasad, które łączą dwa zwinięte wokół siebie łańcuchy. Dlatego do zastosowań praktycznych można zapisywać ten kod jako GAATTC - ciąg liter pochodzących od nazw tych zasad...

Powinienem wspomnieć, że dzisiejsza notka będzie pełna ogromnych uproszczeń. No więc wspominam. Pewnie do każdego zdania można będzie tu dodać “tak, ale” albo “w pewnych przypadkach”, czy oczywiście “to bardziej skomplikowane, a ludzie spędzają nad tym całe życie”.

Wracając do uproszczeń. Na podstawie tego kodu komórki budują ciągi aminokwasów. Konkretnie jest to kod trójkowy - trzy literki DNA kodują jeden aminokwas. Genetyczny alfabet zawiera cztery litery (zasady), więc mamy 4 x 4 x 4 = 64 kombinacje. Jednakże kodują one tylko dwadzieścia jeden aminokwasów, bo niektóre trójki kodują te same aminokwasy (na przykład leucynę można zakodować na sześć sposobów), jest też kilka trójek, które nie kodują aminokwasów, ale są znakiem końca danego łańcucha, bo jak wspomniałem - komórki budują ciągi tych aminokwasów. A następnie robi się ciekawie…

Kod ten jest uniwersalny dla wszystkich organizmów żywych. Te same aminokwasy w dziobaku, orzęsku i pomidorze. Jednak liczba i kolejność daje niemal nieskończoną liczbę możliwości. Można powiedzieć, że wyglądają jak ciąg koralików, z jednej strony podobnych, ale różniących się “dyndającą” częścią, czyli tak zwanym łańcuchem bocznym. Mają one różne kształty geometryczne i właściwości - na przykład polarność, ładunek dodatki, ładunek ujemny… Wiem miało być ciekawie a nie skomplikowanie, no więc teraz dochodzimy do ciekawej części.

Taki sznurek aminokwasów, który może mieć setki tysiące a nawet dziesiątki tysięcy “ogniw”, po zejściu z taśmy produkcyjnej zaczyna się zwijać, składać i skręcać. Staje się białkiem. Białka to podstawowy budulec życia na tej planecie. Odpowiadają za ruch naszych mięśni, sprawiają, że nasze oczy widzą światło, błony komórek przepompowują chemikalia w odpowiednich kierunkach, pozwalają naszej krwi transportować tlen… Mogą robić to wszystko, bo przyjmują odpowiednie kształty. Bo plusy i minusy się przyciągają, bo taki a nie inny kształt “ogonka” aminokwasu sprawia że układa się w daną stronę, albo blokuje zgięcie innego fragmentu.

Białka są takimi zwitkami takich sprężynek i tasiemek. W jednych odpowiednie atomy ustawione “na zewnątrz” mogą wiązać pewne związki chemiczne lub rozbijać inne. W innych białkach sam kształt zapewnia pewną giętkość i umożliwia mechaniczną pracę. Na tym poziomie biologia spotyka fizykę i chemię. W tym miejscu możecie przypomnieć sobie notkę Kwantowy kocyk. Mówię w niej między innymi o tym, że wiązania między atomami nie są sztywne, że bliżej im do sprężynek.

I tu tkwi ogromny problem jaki stał przed naukami biologicznymi. Od przeszło pół wieku wiadomo było że podwójna spirala DNA koduje pojedynczą nić RNA a ta z kolei koduje ciągi aminokwasów, czyli białka. Wiedzieliśmy zatem, że DNA jednoznacznie mówi jakie aminokwasy następują po sobie, a zatem jakie białka tworzy. Wiedzieliśmy, że z DNA potencjalnie można odczytać kształt życia. Niestety proces tego zwijania jest obłędnie skomplikowany i trudny do przewidzenia. Sama świadomość jakie atomy i jak połączone wchodzą w skład białka to za mało. Wibrujące, sprężynujące atomy obijające się o siebie i o wszędobylskie w komórkach cząsteczki wody sprawiały, że łamały sobie na nich zęby tęgie umysły uzbrojone w najtęższe komputery.

Ładnych parę lat temu miałem dziwne hobby. Czytanie scenariuszy z tak zwanej “Czarnej listy”. Było to nieoficjalne doroczne zestawienie najlepszych, niezrealizowanych scenariuszy filmowych w Hollywood. Było tam sporo perełek, ja sięgałem oczywiście głównie po fantastykę¹. Muszę powiedzieć, że oprócz przyjemnej lektury, był w tym pierwiastek masochizmu, a przynajmniej nutka goryczy. Po pierwsze, przykro mieć świadomość, jak dobre scenariusze i pomysły trafiają gdzieś na półkę by zbierać kurz. Po drugie przykro było w kilku przypadkach widzieć jak dobre scenariusze i pomysły przemielone przez bezlitosną machinę hollywood stają się okropnymi filmami. Choć nie jest to regułą.

Wśród lektur, jedną z moich ulubionych był Shadow 19. Było tam takie urządzenie, symulator biologiczny. Sonda wysłana na obcą planetę pobierała próbki DNA tamtejszych form życia i przesyłała je na Ziemię. Symulator na podstawie samego kodu DNA ekstrapolował wygląd obcych istot. Domyślam się, że dla większości brzmi to absurdalnie, jak kolejny hurraoptymistyczny wymysł ze starych Star Treków. A jednak zaryzykuję stwierdzenie, że nie jest to całkiem niemożliwe, tylko bardzo, bardzo, bardzo, bardzo trudne. Jasne, dobrze wiemy, że organizmy kształtuje nie tylko DNA, że czynników jest więcej, wpływają na ekspresję genów w tymże kodzie, że istnieje epigenetyka i niezliczone czynniki środowiskowe. Mimo to, odpowiednio potężny komputer w przyszłości, mógłby pewnie zaskoczyć niejednego sceptyka.

I możliwe, że w roku 2020 zbliżyliśmy się do takiej właśnie filmowej fantastyki naukowej. Stworzony przez DeepMind program AlphaFold 2 całkowicie zdeklasował konkurencję w odbywającej się co dwa lata rywalizacji CASP (Critical Assessment of protein Structure Prediction). Obok możecie zobaczyć jak wygląda jego wynik na tle konkurencji. Co więcej przewidział on kształt dwóch trzecich białek z ponad dziewięćdziesięcioprocentową dokładnością. W związku z tym powszechnie mówi się, że problem składania białek został właśnie rozwiązany. Dlatego nagłówki głośno mówiły “sztuczna inteligencja rozwiązała 50 letni problem w biologii”.

Wiecie jak to z reguły bywa, gdy media rozdmuchują pewne nowinki. Tym razem, myślę, że z perspektywy lat mamy szansę przekonać się, że ten przełom był wart każdego okrzyku zachwytu i głośnego nagłówka. Myślę, że są duże szanse, że pierwszy Nobel zdobyty przy pomocy technik uczenia maszynowego, zostanie przyznany w dziedzinie medycyny.

Rozgryzając tak fundamentalny aspekt biologii otwieramy drogę do niezliczonej ilości zastosowań. Lepiej zrozumiemy funkcje genów, zrozumiemy choroby, które są skutkiem źle składających się białek, przekujemy tą wiedzę na terapie, leki, opracujemy białka, które tępią szkodniki lub chronią plony rolnicze, będziemy mogli tworzyć biologiczne nanomaszyny, nowe klasy materiałów, samoorganizujących się struktur zdumiewających właściwościach, medycyna będzie bardziej spersonalizowana, bezpieczna, wycelowana precyzyjnie w dolegliwości… Powstanie też szereg innych, niemożliwych jeszcze do przewidzenia zastosowań.

Oczywiście, jeszcze długa droga przed nami. Dwie trzecie białek to nie trzy trzecie. Dziewięćdziesiąt procent to nie sto procent. Ale to kolejny krok by genetyka stała się technologią informatyczną. A wtedy będzie mieć potencjał do wykładniczego rozwoju. Zastosowania będą niemal nieograniczone.

Jeśli jeszcze jej nie znacie, to warto zapamiętać nazwę firmy DeepMind, która stworzyła AlphaFold. Wcześniej to oni stworzyli AlphaGo, który pokonał najlepszego gracza w Go. Na sieciach neuronowych się nie znam, ale spece mówią, że AlphaFold 2 opiera się na “Transformersach”, które kilka lat temu odmieniły tą dziedzinę. Udało mi się tylko dowiedzieć, że dzięki nim programy nie operują na danych sekwencyjnie (od początku do końca) tylko mocno równolegle. To na pewno pomaga, biorąc pod uwagę, że możliwości złożeń białek jest więcej niż atomów w widzialnym wszechświecie i ciężko byłoby je analizować po kolei.



¹ - Jako ciekawostkę mogę powiedzieć, że czytałem wczesne wersje “Edge of tomorrow”, “Source Code”, “Carnival Row”, “Interstellar”, “Arrival”, “Transcendence” i “Lockout”. Większość sprawdzała się lepiej lub ciekawiej na papierze.

Źródła, a może raczej materiały uzupełniające:
The protein folding problem - Ken Dill (warto obejrzeć, film sprzed siedmiu lat)
Genetic Engineering Will Change Everything
DeepMind solves protein folding | AlphaFold 2
Wpis Konrada Klepackiego
Neuralink zmieni wszystko
Wyniki CASP 2020
‘It will change everything’ - artykuł w Nature

Hydroponika, rolnictwo bezglebowe, rolnictwo wertykalne

70% słodkiej wody jaką zużywa nasza cywilizacja pochłania rolnictwo. W celu uprawy zbóż wykorzystujemy teren o powierzchni odpowiadającej Ameryce Południowej. Do hodowli zwierząt wykorzystujemy teren o powierzchni odpowiadającej Afryce. W ciągu trzydziestu lat populacja prawdopodobnie osiągnie dziewięć miliardów i przewiduje się, że produkcja żywności powinna się podwoić. Dość jasno widać, że coś powinno się zmienić w tym jak produkujemy kalorie.

Choć większość źródeł z których korzystam umieściłem na końcu tego tekstu, czasem będę je wplatać również w tekst. Niektóre oszacowania mówią, że produkcja żywności powinna się podwoić do 2050 by zaspokoić apetyt rosnącej populacji Ziemi - Global food demand and the sustainable intensification of agriculture, Agriculture in 2050: Recalibrating Targets for Sustainable Intensification, ale są też odmienne głosy - Widely accepted vision for agriculture may be inaccurate, misleading, Double food production by 2050? Not so fast. Myślę że nawet bez tego jasno widać, że obecny model nie jest dobry. Ubywa nam ziemi rolnej. Dzieje się tak z powodu zmian klimatycznych, rabunkowego rolnictwa, erozji gleb - wszystkie te czynniki są ze sobą wzajemnie powiązane.


ROLNICTWO BEZGLEBOWE
Jednym z rozwiązań może być radykalna przemiana rolnictwa. Chodzi o jego formę, która towarzyszy nam od kilkunastu tysięcy lat. Możemy to nazwać kolejną zieloną rewolucją, albo uznać za kolejny krok w ewolucji tego jak zapewniamy sobie żywność. Przez te tysiące lat modyfikowaliśmy genetycznie rośliny bardzo topornymi, niedoskonałymi metodami, w ostatnich latach robimy to bardziej precyzyjnie i bezpiecznie. Modyfikowaliśmy również środowisko i warunki w których dojrzewały - nawadnianie, szklarnie, usuwaliśmy naturalne szkodniki i chwasty.

Dziś chcę napisać kilka słów o tym w jaki sposób teraz możemy niemal wykluczyć czynniki środowiskowe. Rolnictwo bezglebowe to uprawy przewidywalne, niezależne od pór roku, chorób, wymagające mniejszych zasobów (z wyjątkiem energii, o czym później), zajmujące mniej przestrzeni, nie rujnujące środowiska, nie ingerujące w naturalne ekosystemy, umożliwiające elastyczną produkcję żywności lokalnie i bez pestycydów.

Czym jest rolnictwo bezglebowe? To uprawa która odbywa się w ściśle kontrolowanym, zamkniętym środowisku i bez gleby. W zależności od tego jakim medium wzrostu zastępuje się glebę stosuje się różne nazwy. W przypadku hydroponiki korzenie roślin zanurzone są w wodzie bogatej w środki odżywcze. Obieg wody jest praktycznie zamknięty, jedyna “tracona” woda, to ta która trafia do komórek roślin. Jak wielka to różnica dowiecie się poniżej. Aquaponika to wariant hydroponiki, gdzie w zamkniętym obiegu wody znajdują się też ryby i to one produkują środki odżywcze dla hodowanych roślin. Istnieje jeszcze aeroponika, gdy rośliny rozwijają się w mgiełce bogatej w środki odżywcze, tudzież są spryskiwane roztworem tychże środków. Pionierem była NASA, z racji na eksperymenty w zerowej grawitacji i jeszcze większą oszczędność wody. Co więcej, badania sugerują, że tak uprawiane rośliny mogą być bogatsze w witaminy i minerały. Warunki bezglebowe zapewniają też lepsze natlenienie.


MIEJSCE
Często, lub nawet częściej w tym kontekście używa się terminu rolnictwo wertykalne. A to dlatego, że uprawy bezglebowe nie są ograniczone powierzchnią ziemi, korytka i kanały w których znajdują się korzenie i rośliny można umieszczać w zmodyfikowanych kontenerach morskich, opuszczonych magazynach, piwnicach biurowców, na ścianach i dachach itd. Tworzy to okazje by uprawy były lokalne. Dzięki temu plony nie muszą być transportowane na długie dystanse ani długo przechowywane lub chłodzone. To tylko jeden z czynników, który może być źródłem redukcji kosztów i emisji (aczkolwiek emisje związane z transportem to zaledwie ok 11%).

W zamkniętej przestrzeni można dobrać optymalne parametry dla roślin, temperaturę, wilgotność, zawartość CO2 a także światło. Farmy wertykalne to praktycznie “fabryki żywności”, które mogą funkcjonować 24/7 niezależnie od pory dnia i roku, produkując w zasadzie jednakową w jakości i smaku żywność. Oderwanie od cyklu rocznego czy dobowego, warunki lepsze niż w naturze przynoszą niezwykłe efekty.

Dzięki diodom LED można też optymalizować wzrost roślin i “karmić” je odpowiednimi fotonami. W wielu przypadkach jest to różowe światło. Nie powinno nas to dziwić. Roślinność kojarzymy z barwą zieloną, bo to kolor, który odbijają liście. Innymi słowy można powiedzieć, że rośliny “gardzą zielonym światłem, a wcinają ze smakiem czerwone i niebieskie”. Jaka barwa powstaje ze zmieszania światła czerwonego i niebieskiego?


ENERGIA
To prowadzi nas jednak do bodaj największego ograniczenia dla rolnictwa wertykalnego. W ostatnim dziesięcioleciu koszt żarówek LED spadł kilkunastokrotnie a ich żywotność wzrosła kilkukrotnie. Mimo to energia jest wciąż jedną z głównych bolączek. 80% energii farm bezglebowych pochłania oświetlenie. Światło, które na polu jest darmowe.

Jednocześnie oświetlenie jak wspomniałem ma szeroki wpływ na uprawiane rośliny. “Receptura na światło” wpływa między innymi na to jaki będzie procent masy rośliny będzie stanowić jej jadalna część. Za pomocą światła, manipulując okresem kwitnienia, wzrostu korzeni można wpływać nawet na smak rośliny.

Jadalna część tradycyjnie uprawianej sałaty stanowi 40% masy rośliny. Sałata uprawiana hydroponicznie może być jadalna nawet w 92%. Sałata uprawiana pod gołym niebem może być zbierana dwukrotnie w roku, a w przypadku farmy hydroponicznej mówimy o dwunastu zbiorach. W przypadku ryżu udało się dokonać zbiorów czterokrotnie częściej niż w wariancie klasycznym.


PORÓWNANIA
Pójdźmy dalej z tymi zestawieniami, żeby uzmysłowić sobie jak wygląda wydajność i produktywność upraw hydroponicznych w zderzeniu z tradycyjnymi. Z klasycznego pola sałaty można uzyskać 3,9 kg produktu na metr kwadratowy rocznie. Zużyjemy przy tym 250 litrów wody na każdy kilogram sałaty, która następnie średnio przemierzy 3200 kilometrów. Wertykalna farma da nam między 80 a 120 kg sałaty na metr kwadratowy rocznie. Zużyjemy raptem litr wody na kilogram produktu, który przemierzy 70 kilometrów.

Przy klasycznej uprawie od zasadzenia nasion do zbioru mija od 30 do 45 dni. W przypadku farmy wertykalnej można ten czas skrócić do 15 dni. Oszczędność czasu może częściowo wynikać z tego, że na klasycznym polu trzeba dokonać zbiorów, zaorać ziemię nawieźć, posadzić rośliny itd. Ten proces w wertykalnej farmie jest prostszy.

Brat Elona Muska, Kimbal jest współzałożycielem firmy Square Roots. Ich biznes to farmy hydroponiczne wbudowane w kontenery morskie. Twierdzą, że jeden ich kontener (12,2m x 2,4m) to odpowiednik 2 arów (8000 m^2) i może produkować do 20 kilogramów zieleniny tygodniowo. Według Stuarta Ody farmy wertykalne redukują zużycie wody, nawozu i ziemi sięgają do 90-99%. Farmy hydroponiczne mogą produkować do 350x więcej jedzonka z metra niż klasycznie. W kwestii pestycydów to 100% bo wiecie - kontrolowane środowisko. Według niektórych to zdrowsze, bezsprzecznie jednak jest to tańsze i bardziej ekologiczne.

O tym jak podchwytliwe są niektóre z tych porównań wyśmienicie mówi materiał Exa Cognition, który znajdziecie w źródłach.


WADY I OGRANICZENIA
Problemy hydroponiki nie ograniczają się jedynie do pożerania wielkich ilości energii przez światła LEDowe. Materiały które spotkałem sugerowały, że wśród upraw dominują warzywa liściaste. Głównie sałata i jarmuż, oraz zioła bo te uprawy są najbardziej rentowne. Warzywa liściaste wymagają też mniej światła.

Wśród innych roślin, które hodowano w ten sposób znalazły się kiełki groszku, brokułów, gorczyca oraz, rzodkiew. W 2014 przeanalizowano rentowność 165 farm wertykalnych w Japonii. 25% przynosiło zyski, 50% wychodziło “na zero” 25% przynosiło straty. Już wtedy był to 1% japońskiej produkcji sałaty. Sałata z upraw wertykalnych była wówczas raptem 12% droższa. Uprawiać można wszystko. Ale na ten moment opłaca się głównie uprawa liściastych.

Holandia dominuje w produkcji pomidorów dzięki pośredniemu rozwiązaniu - hydroponicznym szklarniom, gdzie w częściowo kontrolowanych warunkach, korzystajac z darmowego światła słonecznego uprawiają kolosalne ilości pomidorów.


PRZYSZŁOŚĆ
Jak zatem rysuje się przyszłość rolnictwa bezglebowego? Przemysł ten między 2015 a 2020 rokiem wzrósł z $1,1 mld do ponad $13 mld. To wciąż ułamek ułamka, ale wzrost robi wrażenie. Kluczową kwestią będzie to jak i kiedy technologia taj zajmie się bardziej powszechnymi uprawami. Gdyby rolnictwo wertykalne przejęło produkcję strączków oddalibyśmy Ziemi raptem 2,1% powierzchni, ale globalne zużycie wody spadłoby o 25%. Gdyby dzięki tej technologii uprawiać zboża, można by odzyskać 15% powierzchni planety i zmniejszyć zapotrzebowanie na wodę o 91%.

Ryż zapewnia 19% kalorii spożywanych przez ludzkość. W przeciwieństwie do sałaty nie składa się on z 95% z wody, a jedynie w 15%. W przeciwieństwie do ryżu sałata jest jadalna niemal w całości. Hydroponiczna uprawa ryżu wymagałaby 30-krotnie więcej energii.

… A przynajmniej gdyby był to ryż taki jak dziś. Wspominałem jak kolosalnie ulepszono wydajność produkcji sałaty. Można jedynie zgadywać jak zmieni się masa jadalnej części ryżu i częstotliwość zbiorów, gdy producenci zaczną się ścigać w hydroponicznej uprawie tego zboża. W trakcie prac nad tym tekstem Emmanuelle Charpentier i Jennifer A. Doudna otrzymały nagrodę Nobla za opracowanie precyzyjnej metody edycji genomu CRISPR/Cas9. Od ich publikacji minęło dopiero 8 lat i uważam, że dopiero nadchodzące dekady pokażą jak bardzo zasłużone będą wszelkie wyróżnienia dla obu pań.

Spodziewam się, że powstaną specjalne odmiany zbóż, idealnie skrojone pod hodowlę hydroponiczną, nie rosnące wyżej niż to konieczne, dające częste i obfite plony. Jesteśmy dopiero na początku drogi. Rolnictwo bezglebowe dzięki kontrolowanym warunkom łatwiej monitorować i stopniowo udoskonalać.

Już dziś liściastych pojawiają się uprawy rzodkwi czy pomidorów. Niektóre restauracje korzystają z małych farm wertykalnych, czasem na miejscu, by lokalnie hodować rzadkie i drogie zioła oraz przyprawy. W Tokio znajduje się budynek Pasona HQ - firmy rekruterskiej, której siedzibę zmieniono w miejską farmę. Na dziewięciu piętrach i 20 000 metrów kwadratowych znalazło się miejsce na uprawę 200 gatunków roślin (ryż, pomidory, pomarańcze, dynie, ogórki, jagody, fasola, zioła), które są podawane w jadalni. Nie jest to całkowicie ten rodzaj upraw o jakim mówię powyżej, bo uprawy są zintegrowane ze ścianami, stołami, siedziskami, ryż rośnie w sadzawce w lobby, ale zdecydowanie jest to niezły symbol w jakim kierunku może pójść rolnictwo.

Co sądzicie o takiej przyszłości? Jak chętnie zjedlibyście ryż genetycznie skrojony pod wydajną farmę zamkniętą w kontenerze pół kilometra dalej? Czy kupilibyście taki produkt zrównoważonej fabryki kalorii?


Źródła:
Najlepszym źródłem była dla mnie "trylogia" Exa Cognition:
Does Vertical Farming Work?
How Much Can Vertical Farming Improve?
The Future Of Vertical Farming
https://cutt.ly/juomQg3 - Szczegółowe dane zebrane przez autora

Globally, 70% of Freshwater is Used for Agriculture
Progressive Plant Growing is a Blooming Business
Why Vertical Farming is the Future of Food
Why the Future of Farming is in Cities
Are indoor vertical farms the future of agriculture? (Stuart Oda)
Pasona Urban Farm by Kono Designs
Konodesings - Pasona Urban Farm

Na co czekam w 2018

James Webb Space Telescope

Aktualizacja: coś mnie podkusiło sprawdzić, czy na “ostatniej prostej” nie ma opóźnienia. No więc jest. Przez ostatnich 6 lat start był zapowiadany na 2018. Na ten moment planowany start to rok 2019. Cóż, w 1997 planowali wystrzelenie na 2007. I budżet na pół miliarda dolarów (obecnie niecałe dziewięć miliardów).

Najważniejsza pozycja na tej liście. Hubble dał nam dwie prawie trzy dekady odkryć naukowych i jedne z najwspanialszych zdjęć Wszechświata jakie widziało oko ludzkie. James Webb miał go zastąpić już dawno, dawno temu i cały astronomiczny światek ostrzy sobie nań zęby. Nie bez powodu. Ma mieć stukrotnie większą czułość niż Hubble (mimo że ma “jedynie” 5,5 raza większą powierzchnię). Żeby zapewnić mu idealne warunki do obserwacji Wszechświata w podczerwieni umieszczony zostanie w odległości półtora miliona kilometrów od Ziemi, w tak zwanym punkcie Langrange L2, w cieniu planety, za pięcioma warstwami osłony termicznej. Aparatura powinna działać w temperaturze -220’C. Dla porównania Hubble znajduje się 550 kilometrów od Ziemi, a Księżyc 380 000 kilometrów.

James Webb pozwoli na obserwację początków Wszechświata i bezpośrednią obserwację planet pozasłonecznych. Konkurencję najwcześniej stworzy mu Ekstremalnie Wielki Teleskop w 2024, gigant o powierzchni niemal 1000 metrów kwadratowych (średnica 39m).


Falcon Heavy

To też długo odwlekany projekt. Nie będzie z niego takiego pożytku jak z JWST, ale to wciąż interesująca historia. Falcon Heavy planowany był w roku 2011 na rok 2013. Można się nabijać z opóźnień, ale biorąc pod uwagę, że SpaceX założono raptem w 2002 roku, że zaczynali od zera, że w 2008 dokonali pierwszego komercyjnego lotu, to raczej należy być pod wrażeniem.

Ciekawe w tym wszystkim jest to, że Falcon Heavy w momencie startu będzie niejako przeterminowanym projektem. Obecnie ich celem jest BFR - zupełnie nowy projekt wielkiej pieprzonej rakiety. Idea była prosta - połączyć trzy Falcony w jedną potężną rakietę. Bardzo niezawodny, wielokrotnie sprawdzony Falcon 9, spiąć trzy i jazda. Jednak nie bez powodu “rocket science” to coś przysłowiowo trudnego i skomplikowanego.

Świetny rzut oka na to jakie wyzwania wynikają z połączenia trzech rakiet w jedną daje krótki tekst Florydziaka.


Czarna Dziura

Osiem radioteleskopów na czterech kontynentach w kwietniu tego roku połączyło siły by stworzyć radioteleskop o średnicy naszej planety. Przez chwilę trąbiły o tym media, a potem cisza. Czemu? Gdzie jest “fotka czarnej dziury” znajdującej się w centrum naszej galaktyki? Są dwa zasadnicze powody, dla których to musiało trochę potrwać.

Po pierwsze, jednym z ośmiu teleskopów jest South Pole Telescope zbudowany na biegunie południowym. W kwietniu nadchodziła tam zima. Podobnie jak w przypadku pozostałych teleskopów, w ciągu kilku dni pozyskano tam petabajty danych. Takie ilości zer i jedynek nie nadają się do bezprzewodowego przesyłu. Trzeba było fizycznie przetransportować twarde dyski. A to nie wchodziło w grę przed nastaniem wiosny na południowej półkuli. Na szczęście samoloty poleciały, ciężarówki pojechały i dane trafiły już tam gdzie trzeba - do MIT oraz Instytutu Maxa Plancka.

Po drugie, te obłędne ilości danych trzeba jeszcze obrobić. Sporą część tego roku wiele tęgich umysłów znęcało się nad wstępnymi danymi z EHT (Event Horizon Telescope) by być jak najlepiej przygotowanymi na komplet danych. W 2018 powinniśmy się przekonać jak dobrze im poszło. Więcej.


Mięsko in vitro

Coraz więcej startupów i laboratoriów wszelkiej maści pracuje nad komercyjną technologią produkcji mięsa bez hodowania całego zwierzaka. Cena burgera, która w 2008 była szacowana na 250 tysięcy euro, już w 2015 spadła do 8 euro. Niektórzy zapowiadają komercyjne mięsko już na 2018 rok, stąd wpis na tej liście. Czy tak będzie? Wątpię. Technologicznie - myślę, że będziemy gotowi, ale pewnie właśnie w 2018 roku rozpocznie się legislacyjne piekło.

Świetnie jednak byłoby spróbować tego w 2018; jeśli znacie kogoś kto chciałby mnie poczęstować tym w tym roku, to chętnie przygotuję na tej podstawie pyszny wpis na blogu. Nie ma co ukrywać, że to nie jest jeszcze dojrzała technologia. Nic dziwnego, jeśli na początku będzie droższa od tego co dziś znajdujemy w sklepach, docelowo jednak siłą rzeczy, będzie ono tańsze i nieporównywalnie bardziej ekologiczne niż tradycyjne. Myślę, że doczekamy czasu, gdy tradycyjna hodowla będzie nie tylko droga ale i szeroko potępiana.


Dziewiąta Planeta

To taki dodatkowy punkt. Pobożne życzenie. W sumie niewiele się zmieniło od czasu tej notki w 2016. Wciąż nie ma pewności, że gdzieś tam jest planeta dziesięć razy większa niż Ziemia. Może jednak, podobnie jak w przypadku odkrycia Neptuna, uda nam się przewidzieć jej pozycję i dokonać obserwacji, choć wyzwanie jest o całe rzędy wielkości trudniejsze.

Choć wykrywamy planety pozasłoneczne, odległe o tysiące lat świetlnych od Ziemi, niektóre mniejsze niż Ziemia, niektóre orbitujące swoje gwiazdy w odległości większej niż Pluton, wszystkie one są na korzystnych orbitach lub w specyficznej orientacji, która pozwala na obserwację. Planeta X to zupełnie inne zagadnienie.


Na co Wy czekacie?

Podoba się Wam to co robię? Możecie wpłynąć na rozwój strony i zostać patronami Węglowego. Liczę, że przełoży się to na powrót do dawnej aktywności bloga.

W królestwie monszatana - GMO, gluten i szczepionki

To ciekawy przypadek… “W królestwie monszatana” z czystym sumieniem polecam każdemu. Na przeciwników GMO wręcz nalegam by ją przeczytali. Jednocześnie wniosek z niemal trzystu stron tekstu spisanego przez Marcina Rotkiewicza jest taki, że nieprzekonanych i tak nic nie przekona… Oby nie było to prawdą, bo ta książka to najlepsze, najbardziej kompleksowe rozprawienie się z mitami krążącymi wokół GMO jakie widziałem.

Przede wszystkim książka da nam pewne spojrzenie na to jaka jest skala współczesnego rolnictwa i jaki ma ono wpływ na środowisko naturalne. Autor spokojnie i merytorycznie wykłada również co kryje się pod mianem GMO, pokazując, że nie jest czymś nowym i obcym, ale naturalnym następstwem tego co robimy od tysięcy lat. Tym razem jednak zamiast młotka i siekiery mamy do dyspozycji igłę i skalpel.

Dowiemy się jak kontrowersje zostały praktycznie wyczarowane z powietrza. Dowiemy jak Greenpeace konsekwentnie ignoruje głosy naukowców i coraz mocniej fortyfikuje się w opozycji do biotechnologii - tym samym działając na szkodę środowiska naturalnego i ludzi. Dowiemy się w końcu o tym jakich ludzi organizacje ekologistyczne* stawiają ponad setką noblistów czy ponad zdaniem licznych państwowych akademii nauk i międzynarodowych stowarzyszeń naukowych.

Lektura jest równie wciągająca, co przygnębiająca. Dowiemy się z niej jak Greepeace zbyło jednym zdaniem ćwierć wieku badań wykonanych na wniosek Unii Europejskiej (ponad sto trzydzieści projektów badawczych, pięćset zespołów naukowych z całego kontynentu). Wyniki były klarowne - “genetyczna modyfikacja organizmów nie stanowi dodatkowego ryzyka dla zdrowia i środowiska w porównaniu do konwencjonalnych technik hodowli roślin”. Dowiemy się, że akademie nauk Australii, Nowej Zelandii, Zjednoczonego Królestwa, Brazylii, Chin, Francji, Kanady, Indii, Meksyku, USA, Niemiec, Polski, Szwajcarii i Włoch mówią jednym głosem. Dowiemy się, że z powodu blokowania już przez kilkanaście lat złotego ryżu ofiarą mogło paść ponad półtora miliona ludzkich istnień.

Dla mnie najwięcej nowości krył rozdział ósmy, w którym poznajemy historię rolnictwa organicznego i reguły nim kierujące. Żywność ta uprawiana według wydumanych zasad, bez choćby ułamka regulacji towarzyszących GMO, znacznie mocniej ciążąca środowisku, jak na ironię kojarzona jest z bliskością natury czy idyllicznymi obrazkami.

Pod koniec Marcin Rotkiewicz udaje się na wyprawę poza rolnictwo - na tereny medyczne, gdzie istnieje niemal bliźniaczy problem histerii i spirali ignorancji w kwestii szczepień a raczej ludzi, którzy starają się ich unikać i nimi straszyć. Można by sądzić, że nie powinno być na to miejsca w książce poświęconej rolnictwu i biotechnologii, ale paralele są niekwestionowane.

“W królestwie monszatana” wydano na papierze i w formie ebooka. Miałem przyjemność czytania książki w obu formatach i nie mam żadnych zarzutów do którejkolwiek wersji. Jak wspominałem, nie jest to lektura wesoła, ale czyta się ją sprawnie i sądzę, że powinni ją przeczytać zarówno zwolennicy jak przeciwnicy genetycznie modyfikowanych organizmów.


* - Rotkiewicz z premedytacją unika nazywania Greenpeace organizacją ekologiczną a aktywistów ekologami. To dlatego iż ekolodzy to naukowcy specjalizujący się w ekologii, nauce która bada oddziaływania między organizmami a środowiskiem i wzajemnie między istotami żywymi. Stąd używa pochodnej “ekologizmu” czyli aktywności społeczno-politycznej. Działaczy natomiast pilnie nazywa ekoaktywistami, gdyż najczęściej nie tylko nie mają odpowiedniego wykształcenia ale również głoszą tezy sprzeczne z wiedzą naukową.


Tytuł: W KRÓLESTWIE MONSZATANA - GMO, gluten i szczepionki
Autor: Marcin Rotkiewicz
Wydawnictwo: Czarne
Premiera: 20.09.2017 r.
Liczba stron: 296


Bardzo dziękuję Wydawnictwu Czarne za egzemplarz recenzencki.