Генетски конструисана биотехнолошка стабла могу бити кључна за спасавање америчких шума

У поређењу са генетски уређеним бебама у Кини и амбициозним пројектима за спасавање вунастих мамута од изумирања, биотехнолошка стабла могу звучати прилично питома.

Међутим, ослобађање генетски модификованих стабала у шуме ради сузбијања пријетњи здрављу шума представља нову границу у биотехнологији. Чак и док су технике молекуларне биологије напредовале, људи још нису ослободили генетски модификовану биљку која је намијењена ширењу и устрајању у неуправљивом окружењу. Биотехнолошка стабла - генетски модификована или генетски уређена - нуде управо ту могућност.

Једна ствар је јасна: пријетње с којима се суочавају наше шуме су бројне, а здравље ових екосистема се погоршава. Процјена УС Шумарске службе из 2012. године процјењује да је скоро седам посто шума у ​​цијелој земљи у опасности да до 2027. године изгубе најмање четвртину своје вегетације дрвећа. Ова процјена не звучи превише забрињавајуће, али је 40 посто већа од претходне процјене. само шест година раније.

2018. године, на захтјев неколико америчких федералних агенција и америчке закладе за шумарство и заједнице, Националне академије знаности, инжењерства и медицине формирале су комисију за „испитивање потенцијалне употребе биотехнологије за ублажавање пријетњи здрављу шумског дрвећа“. Од експерата, укључујући мене, социјалног научника фокусираног на нове биотехнологије, тражено је да "идентификују еколошке, етичке и друштвене импликације увођења биотехнологије у шуме и развију истраживачки програм за рјешавање недостатака знања".

Чланови нашег одбора дошли су са универзитета, федералних агенција и невладиних организација и представили су низ дисциплина: молекуларну биологију, економију, екологију шума, право, оплемењивање стабала, етику, популациону генетику и социологију. Све ове перспективе биле су важне за разматрање многих аспеката и изазова употребе биотехнологије за побољшање здравља шума.

Криза у америчким шумама

Климатске промјене су само врх леденог брега. Шуме се суочавају са вишим температурама и сушама и више штеточина. Како се роба и људи крећу широм свијета, још више инсеката и патогена стопира у наше шуме.

Фокусирали смо се на четири студије случаја како бисмо илустрирали ширину шумских пријетњи. Шљунак из смарагдног пепела стигао је из Азије и изазвао тешку смртност у пет врста дрвећа јасена. Први пут откривен на америчком тлу 2002. године, проширио се на 31 државу у мају 2018. године. Бели бор, кључна и основна врста на високим надморским висинама САД-а и Канаде, нападнут је аутохтоним планинским бошњаком и уведеном гљивицом. Више од половине бора боровнице у северној Америци и Канади је умрло.

Стабла топола су важна за приобалне екосистеме, као и за индустрију шумских производа. Природни гљивични патоген, Септориа мусива, почео је да се креће на запад, нападајући природне популације црног памука у шумама пацифичког северозапада и интензивно култивисану хибридну тополу у Онтарију. И злогласна кестењаста куга, гљива која се случајно увела из Азије у Северну Америку крајем 1800-их, избрисала је милијарде америчких стабала кестена.

Може ли биотехнолошка помоћ доћи? Треба да?

Компликовано је

Иако постоји много потенцијалних примена биотехнологије у шумама, као што је генетско инжењерство инсеката за сузбијање њихових популација, фокусирали смо се посебно на биотехнолошка стабла која би могла да се одупру штеточинама и патогенима. На пример, кроз генетски инжењеринг, истраживачи могу да убаце гене, од сличних или неповезаних врста, које помажу дрвету да толерише или да се бори против инсеката или гљивица.

Примамљиво је претпоставити да ће бузз и ентузијазам за уређивање гена гарантирати брзо, лако и јефтино рјешење ових проблема. Али прављење биотехнолошког дрвета неће бити лако. Дрвеће је велико и дуготрајно, што значи да ће истраживања за испитивање трајности и стабилности уведене особине бити скупа и трајати десетљећима или дуже. Такође не знамо скоро толико о сложеним и огромним генома дрвећа, у поређењу са лабораторијским фаворитима као што су воћне мушице и биљка сенфа, Арабидопсис.

Поред тога, зато што дрвеће треба да преживи током времена и да се прилагоди променљивом окружењу, од суштинске је важности да се њихова постојећа генетичка разноликост сачува и укључи у било које “ново” дрво. Кроз еволутивне процесе, популације дрвећа већ имају многе важне адаптације на различите пријетње, а губитак тих би могао бити катастрофалан. Тако ће чак и најчудније биотехнолошко дрво у коначници овисити о промишљеном и намјерном програму узгоја како би се осигурао дугорочни опстанак. Из тих разлога, Национални комитет академија наука, инжењерства и медицине препоручује повећање инвестиција не само у биотехнолошким истраживањима, већ иу узгоју стабала, екологији шума и популацијској генетици.

Изазови надзора

Комисија је утврдила да УС Координирани оквир за регулацију биотехнологије, који дистрибуира федерални надзор биотехнолошких производа међу агенцијама као што су ЕПА, УСДА и ФДА, није у потпуности спреман да размотри увођење биотехнолошког стабла за побољшање здравља шума.

Најочигледније, регулатори су увијек захтијевали заустављање полена и сјеменки тијеком биотехнолошких теренских испитивања како би се избјегло бјежање генетског материјала. На пример, биотехнолошком кестену није било дозвољено да цвеће како би се осигурало да трансгенични полен не би пухао кроз пејзаж током теренских испитивања. Али ако су биотехнолошка стабла намењена ширењу својих нових особина, преко семена и полена, да би се увела отпорност штеточина преко пејзажа, онда ће бити потребне студије дивљег размножавања. Они тренутно нису дозвољени док се биотехнолошко дрво потпуно не дерегулише.

Још један недостатак тренутног оквира је да нека биотехнолошка стабла уопште не захтевају никакво посебно разматрање. УСДА је, на пример, замољен да размотри лобололски бор, који је генетски конструисан за већу густину дрвета. Али пошто регулаторни орган УСДА произилази из надзора над ризицима штеточина биљака, одлучио је да нема никакав регулаторни ауторитет над тим биотехнолошким стаблом. Слична питања остају и код организама чији су гени уређени помоћу нових алата као што је ЦРИСПР.

Одбор је констатовао да амерички прописи не промовишу свеобухватно разматрање здравља шума. Иако Национални закон о заштити животне средине понекад помаже, неки ризици и многе потенцијалне користи је мало вероватно да се процене. Ово је случај са биотехнолошким стаблима као и са другим алатима за сузбијање штеточина и патогена, као што су узгој стабала, пестициди и пракса управљања локалитетима.

Како мерите вредност шуме?

Извештај Националне академије наука, инжењерства и медицине предлаже оквир “услуга екосистема” за разматрање различитих начина на које дрвеће и шуме дају вредност људима. Оне се крећу од вађења шумских производа до коришћења шума за рекреацију до еколошких услуга које пружа шума - прочишћавање воде, заштита врста и складиштење угљика.

Одбор је такође признао да се неки начини вредновања шума не уклапају у оквир услуга екосистема. На пример, ако неке сматрају да шуме имају „интринзичну вредност“, онда имају вредност саме по себи, осим начина на који их људи вреднују и можда имплицирају неку врсту моралне обавезе да их штите и поштују. Питања “дивљине” и “природности” такође се појављују.

Вилд Натуре?

Парадоксално, биотехнолошко дрво може повећати и смањити дивљину. Ако дивљина зависи од недостатка људске интервенције, онда ће биотехнолошко дрво смањити дивљину шуме. Али можда би то било и конвенционално узгајано хибридно дрво које је намерно уведено у екосистем.

Што би још више смањило дивљину - увођење биотехнолошког стабла или искорјењивање важних врста дрвећа? Не постоје исправни или погрешни одговори на ова питања, али нас подсјећају на сложеност одлука о кориштењу технологије како би се побољшала "природа".

Ова сложеност указује на кључну препоруку Националног извјештаја о академијама наука, инжењерства и медицине: дијалог између стручњака, дионика и заједница о томе како вредновати шуме, процјењивати ризике и потенцијалне користи биотехнологије, те разумјети сложене јавне одговоре на било који потенцијал интервенције, укључујући оне које укључују биотехнологију. Ови процеси морају бити поштовани, делиберативни, транспарентни и инклузивни.

Такви процеси, као што је радионица о заинтересованим странама из 2018. године о биотехнолошком кестену, неће избрисати сукоб или чак гарантирати консензус, али они имају потенцијал да створе увид и разумијевање које се могу уградити у демократске одлуке које су засноване на стручном знању и јавним вриједностима.

Овај чланак је првобитно објављен на конверзацији Јасона А. Делборнеа. Прочитајте оригинални чланак овде.