Ģenētiski konstruēti biotehnoloģiskie koki var būt Amerikas mežu saglabāšanas atslēga

Salīdzinot ar ģenētiski pārveidotajiem bērniem Ķīnā un vērienīgiem projektiem, lai glābtu vilnas mamuts no izmiršanas, biotehnoloģiskie koki var izklausīties diezgan apkaunojoši.

Taču ģenētiski modificētu koku izlaišana mežos, lai cīnītos pret meža veselības apdraudējumiem, ir jauna biotehnoloģijas robeža. Pat ja molekulārās bioloģijas paņēmieni ir attīstījušies, cilvēki vēl nav izlaiduši ģenētiski modificētu augu, kas paredzēts izplatīties un saglabāties neapsaimniekotā vidē. Biotehnoloģiskie koki - ģenētiski modificēti vai gēnu rediģēti - piedāvā tikai šo iespēju.

Viena lieta ir skaidra: draudi, ar kuriem saskaras mūsu meži, ir daudz, un šo ekosistēmu veselība pasliktinās. ASV Meža dienesta 2012. gada novērtējumā tika lēsts, ka gandrīz septiņi procenti valsts mežu ir apdraudēti, lai līdz 2027. gadam zaudētu vismaz vienu ceturtdaļu savu koku veģetācijas. tikai pirms sešiem gadiem.

2018. gadā pēc vairāku ASV federālo aģentūru un ASV meža fonda un kopienu lūguma Nacionālās zinātņu akadēmijas, inženierzinātnes un medicīna izveidoja komiteju, lai “pārbaudītu biotehnoloģijas iespējamo izmantošanu, lai mazinātu draudus meža koku veselībai”. Eksperti, ieskaitot mani, sociologs, kas koncentrējās uz jaunām biotehnoloģijām, tika aicināti “identificēt ekoloģiskās, ētiskās un sociālās sekas, ko rada biotehnoloģijas ieviešana mežos, un izstrādāt pētījumu programmu, lai risinātu zināšanu trūkumu.”

Mūsu komitejas locekļi bija no universitātēm, federālajām aģentūrām un NVO un pārstāvēja dažādas disciplīnas: molekulārā bioloģija, ekonomika, meža ekoloģija, tiesības, koku audzēšana, ētika, populācijas ģenētika un socioloģija. Visas šīs perspektīvas bija svarīgas, lai ņemtu vērā daudzos aspektus un problēmas, kas saistītas ar biotehnoloģijas izmantošanu, lai uzlabotu meža veselību.

Krīze ASV mežos

Klimata pārmaiņas ir tikai aisberga gals. Meži saskaras ar augstāku temperatūru un sausumu un vairāk kaitēkļiem. Kā preces un cilvēki pārvietojas pa pasauli, vēl vairāk kukaiņu un patogēnu iekļūst mūsu mežos.

Mēs pievērsāmies četriem gadījumu pētījumiem, lai ilustrētu meža draudu plašumu. No Āzijas ieradās smaragdas pelnu dzirnaviņas, kas izraisa smagu mirstību piecās pelnu koku sugās. Pirmo reizi tika konstatēts ASV augsnē 2002. gadā, un tas bija izplatījies uz 31 valsti, sākot ar 2018. gada maiju. Vairāk nekā puse baltās mizas priedes ziemeļu ASV un Kanādā ir miruši.

Papīra koki ir svarīgi gan piekrastes ekosistēmām, gan meža produktu nozarei. Dzimtā sēnīšu patogēns, Septoria musiva, ir sākusies virzīties uz rietumiem, uzbrūkot melnā kokvilnas dabiskajai populācijai Klusā okeāna ziemeļrietumu mežos un intensīvi kultivētā papīrā Ontārio. Un draņķīgais kastaņu plīsums, sēne, kas nejauši ievesta no Āzijas uz Ziemeļameriku 1800. gadu beigās, iznīcināja miljardus amerikāņu kastaņu koku.

Vai biotehnoloģija var glābt? Vai tā?

Tas ir sarežģīti

Lai gan ir daudz potenciālu biotehnoloģijas pielietojumu mežos, piemēram, ģenētiski inženiertehniskie insektu kaitēkļi, lai nomāktu to populācijas, mēs īpaši pievērsāmies biotehnoloģiskajiem kokiem, kas varētu izturēt kaitēkļus un patogēnus. Piemēram, izmantojot gēnu inženieriju, pētnieki var ievietot gēnus no līdzīgām vai nesaistītām sugām, kas palīdz kokam paciest vai cīnīties ar kukaiņiem vai sēnēm.

Ir vilinoši pieņemt, ka gēna rediģēšana un entuziasms garantēs ātru, vienkāršu un lētu šo problēmu risinājumu. Bet biotehnoloģijas koka izveide nebūs viegli. Koki ir lieli un ilgstoši dzīvojoši, kas nozīmē, ka pētījumi, lai pārbaudītu ieviestās iezīmes izturību un stabilitāti, būs dārgi un aizņems gadu desmitiem vai ilgāk. Mēs arī nezinām gandrīz tikpat daudz par koku sarežģītajiem un milzīgajiem genomiem, salīdzinot ar labākajiem labākajiem, piemēram, augļu mušas un sinepju augiem, Arabidopsis.

Turklāt, tā kā kokiem ir nepieciešams izdzīvot laika gaitā un pielāgoties mainīgajai videi, ir būtiski saglabāt un integrēt savu esošo ģenētisko daudzveidību jebkurā jaunajā kokā. Ar evolūcijas procesiem koku populācijām jau ir daudz svarīgu pielāgojumu dažādiem draudiem, un to zaudēšana varētu būt postoša. Tāpēc pat visnopietnākais biotehnoloģijas koks būs atkarīgs no pārdomātas un apzinātas audzēšanas programmas, lai nodrošinātu ilgtermiņa izdzīvošanu. Šo iemeslu dēļ Nacionālās zinātņu akadēmijas, inženierzinātnes un medicīnas komisija iesaka palielināt ieguldījumus ne tikai biotehnoloģijas pētniecībā, bet arī koku audzēšanā, meža ekoloģijā un populācijas ģenētikā.

Pārraudzības problēmas

Komiteja konstatēja, ka ASV koordinētā sistēma biotehnoloģiju regulēšanai, kas izplata federālo biotehnoloģijas produktu uzraudzību starp tādām aģentūrām kā EPA, USDA un FDA, nav pilnībā gatava apsvērt biotehnoloģijas koka ieviešanu, lai uzlabotu meža veselību.

Acīmredzot regulatori vienmēr ir pieprasījuši putekšņu un sēklu ierobežošanu biotehnoloģijas lauka izmēģinājumos, lai izvairītos no ģenētiskā materiāla izkļūšanas. Piemēram, biotehniskā kastaņa netika ziedota, lai nodrošinātu, ka lauka izmēģinājumu laikā transgēnās ziedputekšņi netiktu pārplānoti pa ainavu. Bet, ja biotehnoloģiskie koki ir paredzēti, lai izplatītu savas jaunās iezīmes, izmantojot sēklas un ziedputekšņus, lai ieviestu kaitēkļu rezistenci starp ainavām, tad būs nepieciešami savvaļas reprodukcijas pētījumi. Tie pašlaik nav atļauti, kamēr biotehnoloģijas koks nav pilnībā atcelts.

Vēl viens pašreizējās sistēmas trūkums ir tas, ka dažiem biotehnoloģiskajiem kokiem vispār nav nepieciešama īpaša pārskatīšana. Piemēram, USDA tika lūgts apsvērt loblolly priežu, kas ģenētiski izstrādāta, lai palielinātu koksnes blīvumu. Taču, tā kā USDA regulatīvā iestāde ir saistīta ar augu kaitēkļu risku uzraudzību, tā nolēma, ka tai nav nekādas regulatīvās iestādes attiecībā uz šo biotehnoloģiju koku. Līdzīgi jautājumi paliek par organismiem, kuru gēni ir rediģēti, izmantojot jaunus rīkus, piemēram, CRISPR.

Komiteja atzīmēja, ka ASV noteikumi neveicina visaptverošu meža veselības apsvēršanu. Lai gan Valsts vides politikas likums dažkārt palīdz, maz ticams, ka tiks novērtēti daži riski un daudzi iespējamie ieguvumi. Tas attiecas uz biotehnoloģiju kokiem, kā arī citiem līdzekļiem, lai apkarotu kaitēkļus un patogēnus, piemēram, koku audzēšanu, pesticīdus un vietu apsaimniekošanas praksi.

Kā jūs vērtējat meža vērtību?

Nacionālo zinātņu akadēmiju, inženierzinātņu un medicīnas ziņojumi liecina par “ekosistēmu pakalpojumu” sistēmu, lai ņemtu vērā dažādos veidus, kā koki un meži sniedz vērtību cilvēkiem. Tie svārstās no meža produktu ieguves līdz mežu izmantošanai atpūtai līdz ekoloģiskajiem pakalpojumiem, ko nodrošina mežs - ūdens attīrīšana, sugu aizsardzība un oglekļa uzglabāšana.

Komiteja arī atzina, ka daži meža vērtēšanas veidi neietilpst ekosistēmu pakalpojumu sistēmā. Piemēram, ja dažus mežus uzskata par “iekšēju vērtību”, tad viņiem ir vērtība sevī un paši, neatkarīgi no tā, kā cilvēki tos novērtē un varbūt nozīmē morālu pienākumu aizsargāt un ievērot viņus. Arī “savvaļas” un “dabiskuma” jautājumi.

Savvaļas daba?

Paradoksāli, biotehnoloģijas koks var palielināt un samazināt savvaļas dabu. Ja mežonība ir atkarīga no cilvēka iejaukšanās trūkuma, tad biotehnoloģijas koks samazinās meža mežonīgumu. Bet varbūt tā būtu arī tradicionāli audzēts hibrīds koks, kas tika apzināti ieviests ekosistēmā.

Kas mazinātu savvaļas dabu - biotehnoloģijas koka ieviešanu vai svarīgu koku sugu izskaušanu? Nav pareizu vai nepareizu atbilžu uz šiem jautājumiem, bet viņi atgādina mums par to, cik sarežģīti ir lēmumi izmantot tehnoloģiju, lai uzlabotu “dabu”.

Šī sarežģītība norāda uz Nacionālo zinātņu akadēmiju, inženierzinātņu un medicīnas ziņojumu galvenajiem ieteikumiem: dialogu starp ekspertiem, ieinteresētajām personām un kopienām par to, kā novērtēt mežus, novērtēt biotehnoloģijas riskus un potenciālos ieguvumus, kā arī saprast sarežģītas sabiedrības reakcijas uz jebkuru potenciālu intervences, tostarp tās, kas saistītas ar biotehnoloģiju. Šiem procesiem ir jābūt respektabliem, apdomīgiem, pārredzamiem un iekļaujošiem.

Šādi procesi, piemēram, 2018. gada ieinteresēto personu seminārs par biotehnoloģijas kastaņu, netiks izdzēsti konfliktus vai pat garantē vienprātību, bet tiem ir potenciāls radīt ieskatu un sapratni, kas var dot ieguldījumu demokrātiskos lēmumos, kurus informē ekspertu zināšanas un sabiedrības vērtības.

Šis raksts sākotnēji tika publicēts Jason A. Delborne. Lasiet oriģinālo rakstu šeit.