Gensko spremenjena biotehnološka drevesa so lahko ključna za reševanje ameriških gozdov

V primerjavi z gensko spremenjenimi dojenčki na Kitajskem in ambicioznimi projekti za reševanje volnatih mamutov pred izumrtjem bi biotehnološka drevesa lahko zvenela precej pitju.

Toda sprostitev gensko spremenjenih dreves v gozdove, da bi preprečili grožnje zdravju gozdov, predstavlja novo mejo v biotehnologiji. Čeprav so tehnike molekularne biologije napredovale, ljudje še niso sproščali gensko spremenjene rastline, ki naj bi se razširila in vztrajala v neupravičenem okolju. Biotehnološka drevesa - gensko spremenjena ali gensko spremenjena - ponujajo ravno to možnost.

Nekaj ​​je jasno: grožnje, s katerimi se soočajo naši gozdovi, so številne in zdravje teh ekosistemov se slabša. Ocena, ki jo je leta 2012 opravila ameriška služba za gozdove, je ocenila, da je skoraj sedem odstotkov gozdov po vsej državi v nevarnosti, da do leta 2027 izgubi vsaj četrtino njihove drevesne vegetacije. Ta ocena se morda ne zdi preveč zaskrbljujoča, vendar je 40 odstotkov višja od prejšnje ocene. pred samo šestimi leti.

V letu 2018 so na zahtevo več ameriških zveznih agencij in ameriške ustanove za gozdarstvo in skupnosti nacionalne akademije znanosti, inženirstva in medicine oblikovale odbor za "preučitev možne uporabe biotehnologije za ublažitev nevarnosti za zdravje gozdnih dreves". Strokovnjaki, vključno z menoj, družboslovcem, ki se je osredotočal na nastajajoče biotehnologije, so bili zaprošeni, da "opredelijo ekološke, etične in družbene posledice uporabe biotehnologije v gozdovih in razvijejo raziskovalni program za odpravo vrzeli v znanju".

Naši člani odbora so prihajali z univerz, zveznih agencij in nevladnih organizacij ter predstavljali vrsto disciplin: molekularno biologijo, ekonomijo, ekologijo gozdov, pravo, vzrejo dreves, etiko, populacijsko genetiko in sociologijo. Vse te perspektive so bile pomembne za upoštevanje številnih vidikov in izzivov uporabe biotehnologije za izboljšanje zdravja gozdov.

Kriza v ameriških gozdovih

Podnebne spremembe so le vrh ledene gore. Gozdovi se soočajo z višjimi temperaturami in sušami ter več škodljivci. Ker se blago in ljudje gibljejo po vsem svetu, še več žuželk in patogenov stopi v naše gozdove.

Osredotočili smo se na štiri študije primerov, ki ponazarjajo širino gozdnih groženj. Smaragdni vrtnar je prišel iz Azije in povzroči hudo smrtnost pri petih vrstah jesenovih dreves. Prvič je bila odkrita na ameriških tleh leta 2002 in se je od maja 2018 razširila v 31 držav. Belega belega pasu, ključnega pomena in temeljne vrste na visokih nadmorskih višinah ZDA in Kanade, je napaden domači gorski borovci in uvedena gliva. Več kot polovica belega bora v severni ZDA in Kanadi je umrla.

Poplar je pomemben tako za obrežne ekosisteme kot tudi za industrijo gozdnih proizvodov. Naravni glivični patogen, Septoria musiva, se je začel premikati na zahod in napadel naravne populacije črnega bombažnega lesa v pacifiških severozahodnih gozdovih in intenzivno gojen hibridni topol v Ontariu. In zloglasna kostanjeva kuga, glive, ki so jo po naključju vnesli iz Azije v Severno Ameriko konec 19. stoletja, je izbrisala milijarde ameriških kostanjev.

Ali lahko biotehnološka pomoč pri reševanju? Bi moral?

Zapleteno je

Čeprav obstaja veliko potencialnih aplikacij biotehnologije v gozdovih, kot so genetsko inženirstvo žuželk za zatiranje njihovih populacij, smo se osredotočili predvsem na biotehnološka drevesa, ki bi se lahko uprla škodljivcem in patogenom. Skozi genetski inženiring lahko na primer raziskovalci vstavijo gene iz podobnih ali nepovezanih vrst, ki pomagajo drevesu tolerirati ali se boriti proti insektom ali glivicam.

Zaželeno je domnevati, da brenčanje in navdušenje za urejanje genov zagotavljata hitre, preproste in poceni rešitve za te težave. Toda izdelava biotehnološkega drevesa ne bo lahko. Drevesa so velika in dolgoživa, kar pomeni, da bodo raziskave za preizkus trajnosti in stabilnosti uvedene lastnosti drago in trajajo desetletja ali dlje. Prav tako ne vemo skoraj toliko o zapletenih in ogromnih genomih dreves v primerjavi s priljubljenimi v laboratoriju, kot so sadne muhe in gorčična rastlina, Arabidopsis.

Poleg tega je zato, ker morajo drevesa čez čas preživeti in se prilagoditi spreminjajočim se okoljem, nujno ohraniti in vključiti njihovo obstoječo gensko raznolikost v katero koli „novo“ drevo. Skozi evolucijske procese drevesne populacije že imajo veliko pomembnih prilagoditev različnim grožnjam, izguba teh pa je lahko katastrofalna. Torej bo tudi najbolj modno biotehnološko drevo odvisno od premišljenega in premišljenega programa vzreje, ki bo zagotovil dolgoročno preživetje. Zaradi teh razlogov odbor nacionalnih akademij znanosti, inženirstva in medicine priporoča povečanje naložb ne samo v biotehnološke raziskave, temveč tudi pri gojenju dreves, ekologiji gozdov in populacijski genetiki.

Izzivi nadzora

Odbor je ugotovil, da ameriški koordinirani okvir za ureditev biotehnologije, ki distribuira zvezni nadzor nad biotehnološkimi proizvodi med agencijami, kot so EPA, USDA in FDA, ni v celoti pripravljen razmisliti o uvedbi biotehnološkega drevesa za izboljšanje zdravja gozdov.

Najbolj očitno je, da so regulatorji vedno zahtevali zadrževanje cvetnega prahu in semen med biotehnološkimi poskusi na terenu, da bi se izognili pobegu genskega materiala. Na primer, biotehnološki kostanj ni smel cveteti, da bi zagotovil, da transgenski cvetni prah med terenskimi preskusi ne bi pihal čez pokrajino. Če pa so biotehnološka drevesa namenjena širjenju novih lastnosti, s semenom in cvetnim prahom, da bi uvedla odpornost proti škodljivcem preko pokrajin, bodo potrebne študije o razmnoževanju. Te trenutno niso dovoljene, dokler biotehnološko drevo ni popolnoma deregulirano.

Druga pomanjkljivost sedanjega okvira je, da nekatera biotehnološka drevesa ne potrebujejo nobenega posebnega pregleda. USDA, na primer, je bila zaprošena, naj razmisli o lobololičnem boru, ki je bil gensko spremenjen za večjo gostoto lesa. Ker pa regulativni organ USDA izhaja iz nadzora nad tveganji zaradi škodljivih organizmov, se je odločil, da nima nobenega regulativnega organa nad tem biotehnološkim drevesom. Podobna vprašanja o organizmih, katerih geni so urejeni z novimi orodji, kot je CRISPR, ostajajo.

Odbor je ugotovil, da predpisi ZDA ne spodbujajo celovitega obravnavanja zdravja gozdov. Čeprav nacionalni zakon o okoljski politiki včasih pomaga, nekatera tveganja in številne možne koristi verjetno ne bodo ovrednotene. To velja za biotehnološka drevesa, kot tudi druga orodja za preprečevanje škodljivcev in patogenov, kot so gojenje dreves, pesticidi in prakse upravljanja.

Kako merite vrednost gozda?

Poročilo nacionalnih akademij znanosti, inženirstva in medicine predlaga okvir „ekosistemskih storitev“, ki upošteva različne načine, kako drevesa in gozdovi zagotavljajo vrednost za ljudi. Ti segajo od pridobivanja gozdnih proizvodov do uporabe gozdov za rekreacijo do ekoloških storitev, ki jih zagotavlja gozd - čiščenje vode, zaščita vrst in shranjevanje ogljika.

Odbor je tudi potrdil, da nekateri načini vrednotenja gozda ne ustrezajo okviru ekosistemskih storitev. Na primer, če nekateri vidijo, da imajo gozdovi »notranjo vrednost«, potem imajo vrednost sami po sebi, razen načina, kako jih ljudje cenijo in morda pomenijo neke vrste moralno obveznost, da jih varujejo in jih spoštujejo. Vprašanja »divjosti« in »naravnosti« se prav tako pojavljajo.

Divja narava?

Paradoksalno je, da se lahko biotehnološko drevo poveča in zmanjša divjost. Če je divjost odvisna od pomanjkanja človeškega posredovanja, bo biotehnološko drevo zmanjšalo divjost gozda. Toda morda bi tako konvencionalno vzgojeno hibridno drevo, ki je bilo namerno vneseno v ekosistem.

Katera bi zmanjšala divjost - uvedba biotehnološkega drevesa ali izkoreninjenje pomembne drevesne vrste? Na ta vprašanja ni pravilnih ali napačnih odgovorov, vendar nas spominjajo na kompleksnost odločitev o uporabi tehnologije za izboljšanje »narave«.

Ta zapletenost kaže na ključno priporočilo poročila nacionalnih akademij znanosti, inženirstva in medicine: dialog med strokovnjaki, zainteresiranimi stranmi in skupnostmi o tem, kako ceniti gozdove, oceniti tveganja in potencialne koristi biotehnologije ter razumeti kompleksne odgovore javnosti na morebitne možnosti intervencije, vključno s tistimi, ki vključujejo biotehnologijo. Ti procesi morajo biti spoštljivi, posvetovalni, pregledni in vključujoči.

Takšni procesi, kot je delavnica o biotehnoloških kostanj 2018, ne bodo izbrisali konfliktov ali celo zagotovili soglasja, vendar pa lahko ustvarijo vpogled in razumevanje, ki se lahko vključijo v demokratične odločitve, ki temeljijo na strokovnem znanju in javnih vrednotah.

Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru Jasona A. Delborneja. Preberite izvirni članek tukaj.