Nas últimas décadas, as tecnologias de base biológica e recursos genéticos na agricultura estão se destacando, por meio de técnicas avançadas de biologia sintética, que prometem transformar o cultivo de alimentos e a fonte de origem de materiais e agregar valor à biodiversidade de forma sustentável.

   A Biologia Sintética é a área da ciência que possibilita a engenharia de organismos biológicos para que esses fabriquem substâncias desejadas. Este processo de "engenharia" é mais profundo do que a simples inserção de um número limitado de genes, característica da transgenia. Ele envolve a criação de seres vivos com grandes alterações genéticas, o que pode significar a modificação de rotas metabólicas completas, o ajuste de circuitos de genes, a alteração de cromossomos inteiros ou, ainda, a construção de genomas totalmente sintéticos.

   Essa área do conhecimento alcançou destaque global em 2010, ano em que o cientista John Craig Venter, nos Estados Unidos, sintetizou em laboratório a primeira forma de "vida artificial". Graças ao progresso nas tecnologias de sequenciamento de DNA nas últimas décadas, o código genético de inúmeros organismos pôde ser decifrado e armazenado em bases de dados acessíveis. Venter utilizou justamente essa informação digital para sintetizar quimicamente (ou "imprimir") o DNA da bactéria Mycoplasma mycoides. O resultado foi a criação de um microrganismo capaz de se autorreplicar, cujo material genético foi inteiramente fabricado em laboratório. Na ocasião, Venter celebrou o feito, afirmando ser o primeiro ser vivo concebido por um computador.

   Produtos e Aplicações
   Embora possa soar como algo do futuro, os produtos criados pela biologia sintética já podem ser encontrados no mercado, principalmente nos EUA.

- Alimentos Alternativos: a start up Perfect Day fabrica leite bovino utilizando leveduras modificadas com a inserção dos genes da vaca relacionados à produção de leite. Combinando açúcares, ácidos graxos e água, as leveduras conseguem criar um leite artificial que apresenta sabor e composição nutricional idênticos ao leite de origem animal, diferenciando-se de alternativas como o leite de soja.

- Materiais Sustentáveis: a empresa Bolt Threads oferece uma gama de itens fabricados de forma sustentável por meio desta ciência. Um destaque é a proteína da seda produzida por microrganismos geneticamente modificados. A tecnologia se originou de pesquisas com aranhas, buscando identificar os genes em seu DNA responsáveis pela síntese da proteína da seda. Em seguida, foram desenvolvidas leveduras “bioengenheiradas” que, ao receberem informações genéticas copiadas das aranhas, passaram a produzir a proteína da seda usando apenas açúcar e água. A facilidade de cultivo dessas leveduras em laboratório viabiliza a produção massiva desses compostos.
Iniciativas Nacionais 

   O Brasil possui ações voltadas ao desenvolvimento desta ciência, como os projetos desenvolvidos pelo Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Biologia Sintética (INCT-BioSyn). Coordenado pelo pesquisador da Embrapa Elibio Rech, o INCT-BioSyn visa estudar e identificar recursos biológicos em plantas e microrganismos. O objetivo é estabelecer uma base de dados integrada e dinâmica que permita a criação de componentes, circuitos e rotas metabólicas para a engenharia de sistemas biológicos, gerando plataformas tecnológicas a partir dos ativos da biodiversidade nacional.

   Um exemplo de projeto em desenvolvimento é a clonagem dos genes responsáveis pela produção da fibra de teia de aranhas encontradas na Amazônia, Mata Atlântica e Cerrado. Com isso, é possível modelar e detalhar a sequência genética dessas aranhas, que pode ser inserida em bactérias ou plantas ou até mesmo ser completamente sintética.

   Em outra iniciativa motivada pela conservação, foi realizado o metagenoma de todos os biomas brasileiros, gerando um banco de dados de solo e raízes com potencial para descoberta de novas moléculas e produtos, sejam bioinsumos ou moléculas específicas para setores produtivos determinados.

   É destaque também uma pesquisa realizada em parceria entre a Embrapa Recursos Genéticos e Biotecnologia, o Instituto Nacional de Saúde dos Estados Unidos (NIH, sigla em inglês) e a Universidade de Londres, que conseguiu comprovar que sementes de soja geneticamente modificadas constituem, até o momento, a biofábrica mais eficiente e uma opção viável para a produção em larga escala da cianovirina – uma proteína extraída de algas – muito eficaz no combate a vários vírus, inclusive, o HIV.

   Apesar de todos esses avanços, há um vasto potencial a ser explorado. Por essa razão, pesquisadores em nível global, estão focando no uso da biologia sintética como uma abordagem central para o desenvolvimento de novas biotecnologias. No âmbito da agricultura, a biologia sintética promete contribuições cruciais, como modificar as vias metabólicas das plantas para elevar a eficiência da fotossíntese e o consequente rendimento de grãos, estender o mecanismo de fixação biológica de nitrogênio para outras espécies além das leguminosas, alterar rotas metabólicas ligadas à síntese de metabólitos secundários, conferindo às plantas maior tolerância a estresses bióticos e abióticos.