Biofoundries: você comeria um rango biossintético preparado por uma IA?

De onde vem a comida? Antes de responder, vamos reformular a pergunta: de onde a comida virá daqui a alguns anos? Em um futuro não muito distante, crianças irão aprender que suas refeições vêm diretamente do supermercado... ou, na verdade, de fábricas biossintéticas, e não mais das fazendas, como foi ensinado durante milhares de anos como a única resposta certa para esta pergunta. Se bem que para os humanos coletadores, aqueles que não plantavam e só se alimentavam do que encontravam, entender a existência de uma plantação humana deve ter sido tão chocante quanto descobrir o que são os biofoundries. E é sobre eles que vamos falar agora.

A combinação de conhecimentos biológicos, ciência de dados, Inteligência Artificial (IA), as ferramentas da biologia molecular e a capacidade de sintetizar o DNA sob demanda permitirão transformar células em "mini-fábricas" eficientes para a produção de praticamente qualquer coisa.

Pense em um produto raro e valioso como a seda da teia da aranha. Durante milhares de anos, a natureza, através da evolução natural, editou e otimizou esse processo até chegar a sua atual versão: leve, mas ao mesmo tempo resistente, perfeita para capturar insetos e presas pequenas. 

Com os conhecimento do código genético e as últimas aplicações da ciência, os cientistas podem instruir micróbios, por exemplo, criados em laboratório, a produzir a mesma seda da aranha em quantidades inimagináveis e em um tempo surpreendente.

Para realizar essa e todas as outras aplicações, são necessárias células ou comunidades de micróbios manipulados que podem ser projetados, prototipados e desenvolvidos dentro dessas fabricas biológicas, ou biofoundries, que além disso aceleram e automatizam esse processo. Talvez, seja esse o futuro da indústria de alimentos.

IA fazendo comida biossintética

Em estudo publicado pela revista Nature, é detalhado como um sistema automatizado, como uma fábrica, e ainda por cima conduzido por IA (Inteligência artificial), pode projetar, construir, testar e aprender os caminhos bioquímicos para produzir de maneira eficiente o licopeno biossintético, que é um pigmento vermelho, encontrado naturalmente em tomates e comumente usado como corante alimentar. 

As biofoundries são como fábricas, “mas são projetadas para sistemas biológicos no lugar de sistemas elétricos", afirma Huimin Zhao, professor de engenharia química e biomolecular da Universidade de Illinois, responsável pela pesquisa.

Como a biologia oferece infinitas combinações e caminhos para a produção de produtos químicos, os pesquisadores defendem a necessidade de um sistema impulsionado por IA, capaz de escolher entre as possibilidades, de maneira mais eficiente e automatizada.

"Estudos anteriores sobre desenvolvimento de biofoundries focaram principalmente em apenas um dos elementos de design, construção, teste ou aprendizado", disse Zhao. "Um pesquisador ainda precisava executar a análise de dados e planejar o próximo experimento. Nosso sistema, chamado BioAutomata, fecha o ciclo de design, construção, teste e aprendizado e deixa os seres humanos fora do processo".

Sozinho, o sistema de Illinois concluiu duas rodadas de construção e otimização da produção do licopeno. "A BioAutomata foi capaz de reduzir o número de possíveis vias de produção de licopeno construídas, de mais de 10.000 para cerca de 100, e criar uma quantidade otimizada de células produtoras de licopeno em semanas, reduzindo bastante tempo e custo", disse Zhao.

Dessa forma, a invenção abre a porta para diferentes aplicações biossintéticas desse método, relatam pesquisadores, inclusive para fábricas de produtos químicos, gerenciadas por IA, no futuro. 

Zhao prevê ainda que as biofoundries, totalmente automatizadas, sejam uma revolução similar a que a automação produziu na indústria automobilística. "Cem anos atrás, as pessoas construíam carros à mão", afirma o pesquisador. "Agora, esse processo é muito mais econômico e eficiente graças à automação, e imaginamos o mesmo para a bio-fabricação de produtos químicos e materiais."

Fonte: Eureka Alert; World Economic Forum