Článek
Desítky let poháněly světovou ekonomiku molekuly čerpané ze země ve formě ropy nebo zemního plynu. Příští průmyslová revoluce však může stát na molekulách pěstovaných v laboratořích a nádržích.
Mikroorganismy jsou neviditelnými pomocníky lidstva po tisíce let. Kvasinky přeměňovaly obilí na pivo, bakterie mléčného kvašení pomáhaly při výrobě sýra.
Moderní věda však slibuje tyto procesy využít ve velkém a takřka pro libovolné průmyslové odvětví. Vědci mohou naprogramovat živé buňky tak, aby fungovaly jako mikroskopické továrny, schopné vyrábět vše od potravin, paliv, léčiv a hnojiv až po plasty, chemikálie a pokročilé materiály.
Fermentace už se zdaleka netýká jen piva a sýrů. Pokud se mikroorganismy správně geneticky upraví, dokážou vytvořit v zásadě cokoli – ze slámy letecké palivo, z cukru bílkovinu napodobující pavoučí hedvábí, z níž lze vytvořit vlákna dostatečně pevná pro použití v balistickém pancéřování. Oba příklady mohou znít jako vystřižené ze žánru science fiction, ale je to naopak. Jde o technologie, které v laboratořích vznikají již dnes.
Příklady výsledků bioinženýrství
Letecké palivo ze slámy
Sláma je tvořena především celulózou – látkou bohatou na uhlík. Po chemickém rozložení vzniknou jednoduché cukry, kterými se živí geneticky upravené bakterie nebo kvasinky. Ty při fermentaci vyrábějí speciální chemické sloučeniny, z nichž lze dalším zpracováním vyrobit udržitelné letecké palivo (SAF), které může pohánět dnešní proudová letadla bez úprav motorů, přičemž jeho výroba není závislá na ropě, ale na obnovitelné biomase.
Pavoučí hedvábí z cukru
Pavoučí hedvábí patří k nejpevnějším přírodním materiálům na světě. Je pevnější než ocel stejné hmotnosti a zároveň mimořádně pružné. Protože pavouky nelze chovat ve velkém, vědci přenesli genetický návod pro výrobu hedvábné bílkoviny do bakterií nebo kvasinek. Ty se v bioreaktorech živí obyčejným cukrem a fungují jako mikroskopické továrny, které tuto bílkovinu vyrábějí ve velkém množství. Po jejím zpracování vznikají vlákna využitelná například ve zdravotnictví, lehkých kompozitních materiálech nebo při vývoji ochranného vybavení, včetně balistických vest.
Je nicméně potřeba znovu zdůraznit spojení „v laboratořích“. Bioinženýrství je zatím poměrně malý technologický obor, na nějž masová průmyslová výroba teprve čeká. Kdy se fermentace za pomoci geneticky upravených mikroorganismů z výzkumných ústavů ve velkém přesune do velkých bioreaktorů, je však podle mnohých expertů jen otázkou času.
Dnes je produkce v zásadě čehokoli do velké míry závislá na ropě a zemním plynu – nejen ve smyslu energetiky, ale i co se týká vstupních surovin pro celou řadu výrobků, od plastů přes kosmetiku až po léčiva. Vzhledem k omezeným zásobám fosilních zdrojů a jejich ekologickým dopadům se jeví jako nevyhnutelné, že svět biologickou alternativu bude potřebovat. Pokroky na poli umělé inteligence a v produkci obnovitelných zdrojů energie přitom její nástup ještě přibližují.
Už nyní se tak stále častěji hovoří o příští průmyslové revoluci. Nejde přitom ani tak o to, co se bude vyrábět, nýbrž o způsob, jak se bude vyrábět.
„Biotechnologie představují možné řešení existenčních otázek lidstva,“ říká Dirk van der Kley, expert na politiku nových technologií z Fakulty národní bezpečnosti prestižní Australské národní univerzity. „Nedostatek zdrojů vyžaduje biologicky vyráběné materiály a laboratorně pěstované bílkoviny. Klimatická změna si zase žádá udržitelná biopaliva a biologické systémy schopné zachycovat uhlík. Pouze biotechnologie dokážou současně řešit tyto vzájemně propojené krize,“ dodává v rozhovoru pro Seznam Zprávy.
Tento posun by tak pro lidstvo mohl mít podobný dopad jako kdysi vznik petrochemického průmyslu, který poháněl světovou výrobu celé 20. století.
Závod velmocí
Rozdíl je v tom, že na rozdíl od lokace ložisek ropy a zemního plynu, které se pod povrchem země vytvořily před desítkami milionů let, mohou průmyslu biologického inženýrství jít naproti v zásadě všechny státy. Vstupní surovinou je kromě upravených mikroorganismů pouze biomasa.
Tím se ale celá debata nad tématem od vědeckého pokroku lidstva stáčí ke geopolitice. Žijeme v době soupeření velmocí a silný bioinženýrský průmysl může již v blízké budoucnosti spolurozhodovat o síle té či oné ekonomiky.
Uvědomují si to ve všech světových metropolích. Washington, Brusel i Peking si pomalu na budoucí frontové linii ekonomického soupeření připravují pozice. „Geopolitiku poslední průmyslové éry definovalo rozložení fosilních zdrojů. V té příští to bude schopnost produkovat klíčové prvky bez nich,“ říká van der Kley.
Vzápětí vysvětluje, proč jde o tak důležitý závod: „Pokud ovládáte základní technologie – tedy nástroje pro návrh organismů, sekvenování DNA, syntézu nebo genové editace, zkrátka všechny technologie potřebné k úpravě biologických systémů – získáváte kontrolu nad celým výrobním procesem. A kdo kontroluje samotný výrobní proces, může ostatním přístup k jakýmkoli technologiím odepřít.“
Je to podobné jako třeba u prvků vzácných zemin, které jsou nezbytné pro dlouhou řadu moderních technologií. Čína ovládla těžbu, zpracování i průmyslové využití a dnes si díky nim může v zahraniční politice diktovat.
Vzácné zeminy v analýzách Seznam Zpráv:
V oblasti biotechnologií zatím nikdo takto výrazný náskok nemá, přesto mohutné čínské investice budí u konkurentů asijské velmoci ostražitost.
Nadstranická Komise pro národní bezpečnost v oblasti nových biotechnologií, zřízená americkým Kongresem v roce 2022, vydala loni na jaře sérii doporučení, v nichž specificky varuje před čínským pokrokem. Jeden ze šesti základních úkolů zní „předčit naše strategické konkurenty v oblasti inovací“ a podle expertů v komisi bude vyžadovat uvolnění legislativy, koordinaci na federální úrovni i vyšší státní podporu průmyslového odvětví.
Od výzkumu k průmyslové výrobě
Dnes Washington stále vede v první fázi celého procesu – v počtu publikovaných studií a registrovaných patentů. V závěsu jsou země Evropské unie a teprve za sedmadvacítkou je Čína, která však podle pozorovatelů rychle vyvíjí vlastní alternativy.
To znamená, že kolektivní Západ – pokud tedy budeme obě strany severního Atlantiku stále považovat za jeden mocenský blok – je zatím lépe schopný geneticky programovat mikroorganismy tak, aby následně vyráběly léky, paliva, potraviny nebo chemikálie. Na nich tedy stojí celý zbylý proces.
Laboratorní objev je však pouze prvním krokem a Amerika i Evropa zatím mají problém na něj smysluplně navázat. Ekonomickou a strategickou hodnotu totiž technologie dostávají teprve v momentě, kdy je lze vyrábět ve velkém.
„Když navštívíte Stanford nebo jiné špičkové americké univerzity, najdete tam vynikající laboratoře. O tom není pochyb,“ míní van der Kley, který se ve výzkumu zaměřuje právě na soupeření Číny a USA v oblasti moderních technologií. „Když se ale rozhlédnete po Spojených státech a hledáte velké výrobní kapacity, zjistíte, že jich není zdaleka tolik. Podobně to platí i pro Evropu,“ dodává akademik.
V tom má naopak jednoznačný náskok Čína, která disponuje mohutnou sítí průmyslových biotechnologických závodů. Podle nejčastěji citovaných informací Peking ovládá více než 70 % světových fermentačních kapacit.
Továrna společnosti COFCO Biotechnology, technologické divize čínského státního potravinářského gigantu COFCO Corporation.
Díky masivním státním investicím do průmyslové fermentace, které odhady vyčíslují na desítky miliard dolarů, dokáže Čína přeměnit zemědělské suroviny, jako je kukuřice a sója, na komplexní chemické složky prodávané za bezkonkurenční ceny.
V důsledku toho se globální potravinářský průmysl již nyní stal ze značné části závislým na čínských továrnách. Aminokyseliny jako lysin a threonin – nezbytné pro průmyslové chovy hospodářských zvířat zaměřené na urychlení jejich růstu – pocházejí zhruba v 65 % až 80 % případů z Číny.
Ambice předáků komunistické velmoci v oblasti bioekonomiky však sahají mnohem dál – pomocí fermentace průmyslově vyrábět složitější molekuly, respektive v zásadě takřka cokoli. Pětiletý plán rozvoje bioekonomiky z roku 2022 stanovil cíl dosáhnout globálního prvenství do roku 2035. V červenci 2025 Peking zveřejnil seznam 35 vlajkových produktů biovýroby, které mají nahradit chemikálie vyráběné z fosilních zdrojů nebo přísady do potravin a krmiv, a vybral 43 společností pro výstavbu pilotních provozů.
Patnáctý pětiletý plán, jízdní řád celé čínské ekonomiky pro období mezi lety 2026 a 2030, staví biovýrobu vedle umělé inteligence do samotného centra budoucího průmyslového modelu Číny.
Mohlo by vás zajímat:
„Nenechává příliš prostoru k pochybnostem, že Peking považuje biovýrobu za pilíř své budoucí ekonomiky a odpovídajícím způsobem slaďuje průmyslovou politiku, infrastrukturu, regulaci a investice,“ píše v analýze think tank ECFR.
Výhoda Číny podle ní nespočívá v jediném vědeckém průlomu, ale v tom, že se mimořádně dobře prosadila ve všech základních pilířích biovýroby a proměnila je ve vzájemně se posilující ekosystém: dlouhodobé investice, průmyslovou infrastrukturu, levnou energii, přístup ke vstupním surovinám a schopnosti v oblasti umělé inteligence.
Jak si nenechat ujet vlak
Zbytek světa by se tedy měl mít na pozoru. Když Peking své ekonomice naposledy naordinoval strategický plán, dokázal, že jej umí velmi systematicky naplňovat. V roce 2015 přijal program Made in China 2025, který vedl k mimořádné dominanci země v automobilovém průmyslu, robotice a energetických technologiích. Na biovýrobu je třeba pohlížet stejným způsobem: jako na strategickou schopnost, která může posílit potravinovou i energetickou bezpečnost země a zároveň silně podpořit její ekonomiku.
Pokud si Západ nechce nechat ujet čínský vlak i v dalším odvětví, musí svůj sektor bioinženýrství podpořit.
„Spojené státy i Evropa potřebují jasnou strategii bioinženýrství,“ říká van der Kley. „Jedna věc je samotný obsah dokumentu, důležitý je ale i signál, který to vysílá. Jakmile vláda jasně oznámí, že jde o jednu z jejích priorit, začne investovat i soukromý sektor.“
Nutná je podle něj ale i přímá finanční podpora od státu. Ostatně to loni uvedla i zmíněná zpráva americké kongresové komise a částku, která by měla v průběhu příštích pěti let do odvětví putovat z federálních prostředků, vyčíslila na nejméně 15 miliard dolarů. Prostředky, které v přepočtu na koruny přesahují 315 miliard, mají být rozložené napříč různými oblastmi politiky, včetně výdajů na obranu, regulace výrobků a infrastruktury.
„Když výzkumník nebo startup dokončí práci v laboratoři, často nemá kam jít. Pilotní výroba je drahá a přístup k ní je obtížný,“ přibližuje van der Kley současnou situaci na Západě. „Proto jsou potřeba státem financovaná pilotní nebo demonstrační centra, která pomohou firmám překonat první fázi průmyslového škálování. Právě taková centra dnes Čína buduje po desítkách, zatímco v Evropě i ve Spojených státech jich stále není dostatek,“ dodává akademik.
Bioinženýrství je v tomto odlišné od digitálních technologií, které se staly jedním ze základů moderní ekonomické dominance USA. Jenže biotechnologický Google nebo Apple nejde vybudovat na koleni v garáži. Jakákoli společnost, jež se rozhodne v odvětví prosadit, potřebuje kromě špičkových vědců také pilotní fermentory, demonstrační provozy a nakonec továrny za stovky milionů dolarů.
Přesto to ale není nedostatek kapitálu, talentu ani technologií, co Západ brzdí. Spíš to zatím vypadá, že mu chybí ambice a pocit naléhavosti. Přitom pokud se současné předpovědi stále větší skupiny vědců naplní, podstatná část výrobků nedaleké budoucnosti vznikne procesem, který má svůj základ v laboratořích. Jde o to, jestli Západ dopustí, aby tyto laboratoře byly výhradně čínské.
