Genetski konstruirana biotehnološka stabla mogu biti ključna za spašavanje američkih šuma

U usporedbi s genetski uređenim bebama u Kini i ambicioznim projektima za spašavanje vunastih mamuta od izumiranja, biotehnološka stabla mogu zvučati prilično pitoma.

No, oslobađanje genetski modificiranih stabala u šume radi suzbijanja prijetnji zdravlju šuma predstavlja novu granicu u biotehnologiji. Čak i dok su tehnike molekularne biologije napredovale, ljudi još nisu oslobodili genetski modificiranu biljku koja je namijenjena širenju i ustrajanju u neupravljivom okruženju. Biotehnološka stabla - genetski modificirana ili genetski uređena - nude upravo tu mogućnost.

Jedno je jasno: prijetnje s kojima se suočavaju naše šume su brojne, a zdravlje ovih ekosustava se pogoršava. Procjena američke šumarske službe iz 2012. godine procjenjuje da je gotovo sedam posto šuma u zemlji u opasnosti da do 2027. godine izgube najmanje četvrtinu svoje vegetacije stabala. Ta procjena ne zvuči previše zabrinjavajuće, ali je 40 posto veća od prethodne procjene. napravljen prije samo šest godina.

Godine 2018., na zahtjev nekoliko američkih federalnih agencija i američke zaklade za šumarstvo i zajednice, Nacionalne akademije znanosti, inženjerstva i medicine formirale su odbor koji "ispituje potencijalnu uporabu biotehnologije za ublažavanje prijetnji zdravlju šumskog drveća". Stručnjaci, uključujući mene, socijalnog znanstvenika koji se usredotočio na nove biotehnologije, bili su zamoljeni da "identificiraju ekološke, etičke i društvene posljedice uvođenja biotehnologije u šume i razviju program istraživanja za rješavanje nedostataka znanja."

Članovi našeg odbora došli su sa sveučilišta, federalnih agencija i nevladinih organizacija i predstavili su niz disciplina: molekularnu biologiju, ekonomiju, ekologiju šuma, pravo, oplemenjivanje stabala, etiku, populacijsku genetiku i sociologiju. Sve ove perspektive bile su važne za razmatranje mnogih aspekata i izazova korištenja biotehnologije za poboljšanje zdravlja šuma.

Kriza u američkim šumama

Klimatske promjene su samo vrh ledenog brijega. Šume se suočavaju s višim temperaturama i sušama i više štetočina. Kako se roba i ljudi kreću širom svijeta, još više insekata i patogena stopira u naše šume.

Usredotočili smo se na četiri studije slučaja kako bismo ilustrirali širinu šumskih prijetnji. Iz Azije je stigao mulj iz smaragdnog pepela koji uzrokuje ozbiljnu smrtnost u pet vrsta drveća jasena. Prvi put otkriven na tlu SAD-a 2002. godine, proširio se na 31 državu od svibnja 2018. Borov pruge, temeljni i temeljni tip na visokim nadmorskim visinama SAD-a i Kanade, napadnut je autohtonim planinskim bošnjakom i uvedenom gljivicom. Više od polovice bora borovnice u sjevernom SAD-u i Kanadi umrlo je.

Stabla topola važna su za priobalne ekosustave kao i za industriju šumskih proizvoda. Prirodni gljivični patogen, Septoria musiva, počeo se kretati na zapad, napadajući prirodne populacije crnog pamuka u šumama pacifičkih sjeverozapada i intenzivno kultivirane hibridne topole u Ontariju. A zloglasna kestenjasta kuga, gljiva koja je slučajno uvedena iz Azije u Sjevernu Ameriku krajem 19. stoljeća, izbrisala je milijarde američkih stabala kestena.

Može li biotehnološka pomoć doći? Treba li?

Komplicirano je

Iako postoje mnoge potencijalne primjene biotehnologije u šumama, poput genetskog inženjeringa štetnika insekata za suzbijanje njihovih populacija, usredotočili smo se posebno na biotehnološka stabla koja su mogla odoljeti štetočinama i patogenima. Na primjer, kroz genetski inženjering, istraživači bi mogli umetati gene iz sličnih ili nepovezanih vrsta, koji pomažu drvetu da tolerira ili se bori protiv insekata ili gljivica.

Primamljivo je pretpostaviti da će buzz i entuzijazam za uređivanje gena jamčiti brzo, jednostavno i jeftino rješenje tih problema. No, stvaranje biotehnološkog stabla neće biti lako. Stabla su velika i dugovječna, što znači da će istraživanja koja će testirati trajnost i stabilnost uvedene osobine biti skupa i trajati desetljećima ili duže. Također ne znamo gotovo toliko o složenom i ogromnom genomu drveća u usporedbi s laboratorijskim favoritima kao što su voćne mušice i biljka senfa, Arabidopsis.

Osim toga, budući da stabla trebaju preživjeti tijekom vremena i prilagoditi se promjenjivim okruženjima, neophodno je sačuvati i ugraditi njihovu postojeću genetsku raznolikost u bilo koje “novo” stablo. Kroz evolucijske procese, populacije drveća već imaju mnoge važne prilagodbe različitim prijetnjama, a gubitak tih bi mogao biti poguban. Tako će i najzanimljivije biotehnološko stablo u konačnici ovisiti o promišljenom i promišljenom programu uzgoja kako bi se osigurao dugoročni opstanak. Zbog tih razloga Odbor nacionalnih akademija znanosti, inženjerstva i medicine preporučuje povećanje ulaganja ne samo u biotehnološka istraživanja, nego i u oplemenjivanje stabala, ekologiju šuma i populacijsku genetiku.

Izazovi nadzora

Odbor je utvrdio da američki koordinirani okvir za regulaciju biotehnologije, koji distribuira federalni nadzor biotehnoloških proizvoda među agencijama kao što su EPA, USDA i FDA, nije u potpunosti spreman razmotriti uvođenje biotehnološkog stabla za poboljšanje zdravlja šuma.

Najočitije je da su regulatori uvijek zahtijevali zaustavljanje peluda i sjemenki tijekom biotehnoloških ispitivanja na terenu kako bi se izbjeglo izlaženje genetskog materijala. Na primjer, biotehnološkom kestenu nije bilo dopušteno cvjetanje kako bi se osiguralo da transgenični pelud ne bi probio krajolik tijekom terenskih pokusa. Ali ako su biotehnološka stabla namijenjena širenju svojih novih osobina, putem sjemena i peluda, kako bi se uvela otpornost štetočina preko krajolika, tada će biti potrebne studije divljeg razmnožavanja. Oni trenutno nisu dopušteni sve dok se biotehnološko stablo u potpunosti ne deregulira.

Još jedan nedostatak trenutnog okvira je da neka biotehnološka stabla uopće ne zahtijevaju nikakvu posebnu provjeru. USDA je, na primjer, zamoljen da razmisli o lobololičkom boru koji je genetski konstruiran za veću gustoću drva. No budući da je regulatorno tijelo USDA proizašlo iz nadzora nad rizicima štetočina biljaka, odlučilo je da nema nikakvo regulatorno ovlaštenje nad tim biotehnološkim stablom. Slična pitanja ostaju i kod organizama čiji su geni uređeni pomoću novih alata kao što je CRISPR.

Odbor je konstatirao da američki propisi ne promiču sveobuhvatno razmatranje zdravlja šuma. Iako Nacionalni zakon o zaštiti okoliša ponekad pomaže, neki rizici i mnoge potencijalne koristi vjerojatno neće biti ocijenjene. To vrijedi za biotehnološka stabla kao i za druge alate za suzbijanje štetočina i patogena, kao što su uzgoj stabala, pesticidi i praksa upravljanja lokalitetima.

Kako mjerite vrijednost šume?

Izvješće Nacionalne akademije znanosti, inženjerstva i medicine sugerira okvir “usluga ekosustava” za razmatranje različitih načina na koje drveće i šume daju vrijednost ljudima. One se kreću od vađenja šumskih proizvoda do korištenja šuma za rekreaciju do ekoloških usluga koje pruža šuma - pročišćavanje vode, zaštita vrsta i skladištenje ugljika.

Odbor je također potvrdio da se neki načini vrednovanja šuma ne uklapaju u okvir usluga ekosustava. Primjerice, ako neke šume doživljavaju kao „intrinzičnu vrijednost“, onda imaju vrijednost same po sebi, osim načina na koji ih ljudi cijene i možda impliciraju neku vrstu moralne obveze da ih štite i poštuju. Pitanja “divljine” i “prirodnosti” također se pojavljuju.

Divlja priroda?

Paradoksalno, biotehnološko stablo može povećati i smanjiti divljinu. Ako divljina ovisi o nedostatku ljudske intervencije, onda će biotehnološko stablo smanjiti divljinu šume. Ali možda bi tako i konvencionalno uzgajano hibridno stablo koje je namjerno uvedeno u ekosustav.

Što bi još više smanjilo divljinu - uvođenje biotehnološkog stabla ili iskorjenjivanje važnih vrsta drveća? Nema točnih ili pogrešnih odgovora na ova pitanja, ali podsjećaju nas na složenost odluka o korištenju tehnologije kako bi se poboljšala "priroda".

Ova složenost ukazuje na ključnu preporuku izvješća Nacionalnih akademija znanosti, inženjerstva i medicine: dijalog između stručnjaka, dionika i zajednica o tome kako vrednovati šume, procijeniti rizike i potencijalne koristi biotehnologije te razumjeti složene javne odgovore na sve potencijale intervencije, uključujući one koje uključuju biotehnologiju. Ti procesi moraju biti poštovani, deliberativni, transparentni i uključivi.

Takvi procesi, kao što je radionica dioničara o biotehnološkom kestenu 2018. godine, neće izbrisati sukob ili čak jamčiti konsenzus, ali oni imaju potencijal stvoriti uvid i razumijevanje koje se mogu uključiti u demokratske odluke koje su utemeljene na stručnom znanju i javnim vrijednostima.

Ovaj članak je izvorno objavljen na razgovoru Jasona A. Delbornea. Pročitajte izvorni članak ovdje.