Kan genteknik redde forsvindende skove?

Sammenlignet med genredigerede babyer i Kina og ambitiøse projekter for at redde uldne mammutter fra udryddelse, biotek -træer lyder måske temmelig tamme.

Men frigivelse af gensplejsede træer i skovene for at imødegå trusler mod skovens sundhed repræsenterer en ny grænse inden for bioteknologi. Selvom teknikkerne inden for molekylærbiologi er gået frem, mennesker har endnu ikke frigivet en gensplejsede plante, der er beregnet til at sprede sig og forblive i et ikke -administreret miljø. Biotek-træer-genetisk manipulerede eller genredigerede-tilbyder netop den mulighed.

Én ting er klar:Truslerne over for vores skove er mange, og sundheden i disse økosystemer bliver værre. En vurdering fra 2012 foretaget af U.S. Forest Service vurderede, at næsten 7 procent af skovene på landsplan er i fare for at miste mindst en fjerdedel af deres trævegetation i 2027. Dette estimat lyder måske ikke for bekymrende, men det er 40 procent højere end det tidligere skøn foretaget kun seks år tidligere.

I 2018, efter anmodning fra flere amerikanske føderale agenturer og U.S. Endowment for Forestry and Communities, de nationale videnskabsakademier, Ingeniørarbejde, og Medicin dannede et udvalg for at "undersøge den potentielle anvendelse af bioteknologi til at afbøde trusler mod skovtræers sundhed." Eksperter, inklusiv mig, en samfundsforsker med fokus på nye bioteknologier, blev bedt om at "identificere det økologiske, etisk, og sociale konsekvenser af indsættelse af bioteknologi i skove, og udvikle en forskningsdagsorden for at imødegå huller i viden. "

Vores udvalgsmedlemmer kom fra universiteter, føderale agenturer og NGO'er og repræsenterede en række discipliner:molekylærbiologi, økonomi, skovøkologi, lov, træavl, etik, befolkningsgenetik og sociologi. Alle disse perspektiver var vigtige for at overveje de mange aspekter og udfordringer ved at bruge bioteknologi til at forbedre skovsundheden.

En krise i amerikanske skove

Klimaændringer er bare toppen af ​​isbjerget. Skove står over for højere temperaturer og tørke og flere skadedyr. Når varer og mennesker bevæger sig rundt om i verden, endnu flere insekter og patogener blaffer ind i vores skove.

Vi fokuserede på fire casestudier for at illustrere bredden af ​​skovtrusler. Smaragdaskeboreren ankom fra Asien og forårsager alvorlig dødelighed hos fem arter af asketræer. Først opdaget på amerikansk jord i 2002, den havde spredt sig til 31 stater fra maj 2018. Whitebark pine, en keystone og grundlæggende art i høje højder i USA og Canada, er under angreb af den oprindelige bjergfyrbille og en introduceret svamp. Over halvdelen af ​​whitebark pine i det nordlige USA og Canada er døde.

Popeltræer er vigtige for både økosystemer og for skovproduktindustrien. Et indfødt svampepatogen, Septoria musiva, er begyndt at bevæge sig vestpå, angriber naturlige bestande af sort bomuldstræ i nordvestlige skove i Stillehavet og intensivt dyrket hybrid poppel i Ontario. Og den berygtede kastanjerød, en svamp, der ved et uheld blev introduceret fra Asien til Nordamerika i slutningen af ​​1800 -tallet, udslettet milliarder af amerikanske kastanjetræer.

Kan biotek komme til undsætning? Skal det?

Det er kompliceret

Selvom der er mange potentielle anvendelser af bioteknologi i skove, såsom genteknisk skadedyrsbekæmpelse for at undertrykke deres bestande, vi fokuserede specifikt på biotek -træer, der kunne modstå skadedyr og patogener. Gennem genteknik, for eksempel, forskere kunne indsætte gener, fra en lignende eller ikke -beslægtet art, der hjælper et træ med at tolerere eller bekæmpe et insekt eller svamp.

Det er fristende at antage, at brummen og entusiasmen for genredigering garanterer hurtig, nemme og billige løsninger på disse problemer. Men at lave et biotek -træ vil ikke være let. Træerne er store og har lang levetid, hvilket betyder, at forskning for at teste holdbarheden og stabiliteten af ​​et introduceret træk vil være dyrt og tage årtier eller længere. Vi ved heller ikke nær så meget om træernes komplekse og enorme genomer, sammenlignet med laboratoriefavoritter som frugtfluer og sennepsplanten, Arabidopsis .

Ud over, fordi træer skal overleve over tid og tilpasse sig skiftende miljøer, det er vigtigt at bevare og inkorporere deres eksisterende genetiske mangfoldighed i ethvert "nyt" træ. Gennem evolutionære processer, træpopulationer har allerede mange vigtige tilpasninger til forskellige trusler, og at miste dem kan være katastrofalt. Så selv det fineste biotek-træ vil i sidste ende afhænge af et tankevækkende og bevidst avlsprogram for at sikre langsigtet overlevelse. Af disse grunde, de nationale videnskabsakademier, Ingeniørarbejde, og medicinudvalget anbefaler at øge investeringerne ikke kun i bioteknologisk forskning, men også i træavl, skovøkologi og befolkningsgenetik.

Overvågningsudfordringer

Udvalget fandt, at den amerikanske koordinerede ramme for regulering af bioteknologi, som distribuerer føderalt tilsyn med bioteknologiske produkter blandt agenturer såsom EPA, USDA og FDA, er ikke fuldstændig parat til at overveje indførelsen af ​​et bioteknisk træ for at forbedre skovens sundhed.

Mest åbenlyst, tilsynsmyndigheder har altid krævet inddæmning af pollen og frø under biotekniske feltforsøg for at undgå, at genetisk materiale undslipper. For eksempel, biotek -kastanjen måtte ikke blomstre for at sikre, at transgene pollen ikke ville blæse hen over landskabet under markforsøg. Men hvis biotek -træer er beregnet til at sprede deres nye træk, via frø og pollen, at indføre skadedyrsbestandighed på tværs af landskaber, så vil undersøgelser af vild reproduktion være nødvendige. Disse er i øjeblikket ikke tilladt, før et biotek -træ er fuldt ud dereguleret.

En anden mangel ved de nuværende rammer er, at nogle biotekniske træer muligvis slet ikke kræver nogen særlig gennemgang. USDA, for eksempel, blev bedt om at overveje en loblolly fyr, der var genetisk konstrueret til større trætæthed. Men fordi USDAs tilsynsmyndighed stammer fra dens tilsyn med risici for plantebeskadigelse, den besluttede, at den ikke havde nogen regulerende myndighed over det biotekniske træ. Lignende spørgsmål er stadig gældende vedrørende organismer, hvis gener redigeres ved hjælp af nye værktøjer såsom CRISPR.

Udvalget bemærkede, at amerikanske bestemmelser ikke fremmer en omfattende overvejelse af skovens sundhed. Selvom den nationale miljøpolitiske lov undertiden hjælper, nogle risici og mange potentielle fordele vil sandsynligvis ikke blive vurderet. Dette er tilfældet for biotek -træer samt andre værktøjer til bekæmpelse af skadedyr og patogener, såsom træavl, pesticider og lokalitetsstyring.

Hvordan måler man værdien af ​​en skov?

De nationale videnskabsakademier, Ingeniørarbejde, og Medicin -rapporten foreslår en ramme for "økosystemtjenester" til at overveje de forskellige måder, træer og skove giver værdi til mennesker. Disse spænder fra udvinding af skovprodukter til brug af skove til rekreation til de økologiske tjenester, en skov leverer - vandrensning, artsbeskyttelse og kulstofopbevaring.

Udvalget erkendte også, at nogle måder at vurdere skoven ikke passer ind i rammerne for økosystemtjenester. For eksempel, hvis skovene af nogle ses med "egen værdi, "så har de værdi i sig selv, bortset fra den måde mennesker værdsætter dem på og måske indebærer en slags moralsk forpligtelse til at beskytte og respektere dem. Spørgsmål om "vildskab" og "naturlighed" dukker også op.

Vild natur?

Paradoksalt nok, et bioteknisk træ kan øge og reducere vildskab. Hvis vildskab afhænger af mangel på menneskelig indgriben, så vil et bioteknisk træ reducere skovens vildskab. Men måske ville en konventionelt avlet, hybrid træ, der bevidst blev introduceret i et økosystem.

Hvilket ville reducere vildskab mere - indførelsen af ​​et bioteknisk træ eller udryddelse af en vigtig træart? Der er ingen rigtige eller forkerte svar på disse spørgsmål, men de minder os om kompleksiteten i beslutninger om at bruge teknologi til at forbedre "naturen".

Denne kompleksitet peger på en vigtig anbefaling fra National Academy of Sciences, Ingeniørarbejde, og medicinrapport:dialog mellem eksperter, interessenter og lokalsamfund om, hvordan man værdsætter skove, vurdere risici og potentielle fordele ved biotek, og forstå komplekse offentlige reaktioner på eventuelle indgreb, herunder dem, der involverer bioteknologi. Disse processer skal være respektfulde, overvejende, gennemsigtig og inklusiv.

Sådanne processer, såsom et interessentværksted i 2018 om biotek -kastanje, vil ikke slette konflikter eller endda garantere konsensus, men de har potentiale til at skabe indsigt og forståelse, der kan indgå i demokratiske beslutninger, der er informeret af ekspertviden og offentlige værdier.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons -licens. Læs den originale artikel.