A genetikailag megtervezett biotechnológiai fák kulcsfontosságúak lehetnek az amerikai erdők megmentésében

A kínai géntechnológiával módosított csecsemőkkel összehasonlítva és ambiciózus projektek a gyapjas mamutok kipusztulásának megmentésére, a biotechnológiai fák nagyon szelídnek tűnhetnek.

A géntechnológiával módosított fák erdőkbe történő kiadása az erdőegészség veszélyeinek leküzdése érdekében azonban a biotechnológia új határa. Még ha a molekuláris biológia technikái is előrehaladtak, az emberek még nem bocsátottak ki olyan genetikailag módosított növényt, amely szétterjedt és tartósan kezelhetetlen környezetben van. A biotech fák - genetikailag megtervezett vagy génszerkesztéssel - csak ezt a lehetőséget kínálják.

Egy dolog egyértelmű: az erdőkkel szembeni fenyegetések sokak, és ezeknek az ökoszisztémáknak az egészsége egyre rosszabb. Az US Forest Service 2012-es becslése szerint az országos erdők közel hét százaléka fenyeget, hogy 2027-ig a növényzet legalább egynegyedét elveszíti. Ez a becslés nem tűnik túl aggasztónak, de 40 százalékkal magasabb, mint az előző becslés csak hat évvel korábban.

2018-ban több amerikai szövetségi ügynökség és az Egyesült Államok Erdészeti és Közösségi Alapítványának kérésére a Nemzeti Tudományos Akadémiák létrehozott egy bizottságot, amely „megvizsgálja a biotechnológia lehetséges felhasználását az erdőfák egészségének veszélyeztetése érdekében”. A szakértőket, köztük én, a feltörekvő biotechnológiákra összpontosító szociális tudósokat felkérték, hogy „azonosítsák az erdők biotechnológiájának alkalmazásának ökológiai, etikai és társadalmi következményeit, és kutatási menetrendet dolgozzanak ki a tudáshiányok kezelésére”.

Bizottságunk tagjai egyetemekből, szövetségi ügynökségekből és nem kormányzati szervezetekből származnak, és számos tudományágat képviseltek: molekuláris biológia, közgazdaságtan, erdei ökológia, jog, fa tenyésztés, etika, populációs genetika és szociológia. Mindezek a perspektívák fontosak voltak a biotechnológia az erdő egészségi állapotának javítása érdekében történő alkalmazásának számos szempontja és kihívása szempontjából.

Válság az amerikai erdőkben

Az éghajlatváltozás csak a jéghegy csúcsa. Az erdők magasabb hőmérsékletekkel és aszályokkal és több kártevőkkel szembesülnek. Mint áruk és emberek mozognak a világon, még több rovar és kórokozó hitchhike az erdőinkbe.

Négy esettanulmányra összpontosítottunk, hogy bemutassuk az erdei fenyegetések szélességét. A smaragdis hamutartó Ázsiából érkezett, és súlyos haltenyésztést okozott öt hamufajban. Először 2002-ben észlelték az amerikai talajban, 2018 májusától 31 államra terjedt ki. A Whitebark fenyő, az USA és Kanada magas emelkedésű kulcstartója és alapfajja a natív hegyi fenyőbogár és egy bevezetett gomba támadás alatt áll. Az észak-amerikai és kanadai fehérbogyós fenyők több mint fele halt meg.

A nyárfák fontosak a part menti ökoszisztémák és az erdészeti termékek iparágában. Natív gombás patogén, Septoria musiva, elkezdett nyugatra haladni, támadva a természetes pamutfa populációit a csendes-óceáni északnyugati erdőkben és intenzíven termesztett hibrid nyárfa Ontárióban. És a hírhedt gesztenyefenyő, az 1800-as évek végén Ázsiából Észak-Amerikába véletlenül bejuttatott gomba pusztította el az amerikai gesztenyefák milliárdjait.

Lehet-e a biotechnológia megmenteni? Vajon?

Ez komplikált

Bár az erdőkben számos lehetséges biotechnológiai alkalmazás létezik, mint például a rovarirtók genetikailag mérsékelt populációinak elfojtására, elsősorban olyan biotechnológiai fákra összpontosítottunk, amelyek ellenállhatnak a kártevőknek és kórokozóknak. A géntechnológia révén például a kutatók hasonló géneket, vagy nem kapcsolódó fajokat tudnak behelyezni, amelyek segítenek egy fa elviselésében vagy egy rovar vagy gomba elleni küzdelemben.

Kísértés, ha feltételezzük, hogy a génszerkesztés és a lelkesedés garantálja a gyors, egyszerű és olcsó megoldásokat ezekre a problémákra. De a biotechnológiai fa létrehozása nem lesz könnyű. A fák nagyok és hosszú életűek, ami azt jelenti, hogy a bevezetett tulajdonság tartósságának és stabilitásának vizsgálatára irányuló kutatás költséges és évtizedekig vagy hosszabb ideig tart. Nem is tudunk olyan közel a fák bonyolult és hatalmas genomjáról, mint a laboratóriumi kedvencei, mint például a gyümölcs legyek és a mustár növény. Arabidopsis.

Továbbá, mivel a fáknak túl kell élniük az idővel és alkalmazkodniuk kell a változó környezethez, elengedhetetlen a meglévő genetikai sokféleség megőrzése és beépítése bármely „új” fába. Az evolúciós folyamatok révén a fa populációknak sok fontos kiigazítása van a változatos fenyegetéseknek, és ezek elvesztése katasztrofális lehet. Tehát még a legcsodálatosabb biotechnológiai fa végső soron egy átgondolt és szándékos tenyésztési programtól függ, hogy biztosítsa a hosszú távú túlélést. Ezen okok miatt a Nemzeti Tudományos Akadémiák, Mérnöki és Orvostudományi Bizottság javasolja, hogy ne csak a biotechnológiai kutatásban, hanem a fa tenyésztésben, az erdő ökológiában és a populációgenetikában is növeljék a beruházásokat.

Felügyeleti kihívások

A bizottság megállapította, hogy az Egyesült Államok koordinált kerete a biotechnológia szabályozásának, amely a biotechnológiai termékek szövetségi felügyeletét forgalmazza az EPA, az USDA és az FDA között, nem teljesen felkészült egy biotechnológiai fa bevezetésére az erdő egészségének javítása érdekében.

Nyilvánvaló, hogy a szabályozók mindig szükségessé tették a pollen és magvak elszigetelését a biotechnológiai kísérletek során, hogy elkerüljék a genetikai anyag menekülését. Például a biotechnológiai gesztenye nem virágozhatott annak biztosítására, hogy a transzgenikus pollen ne terjesszen át a tájon a terepi kísérletek során. De ha a biotechnológiai fák célja, hogy új tulajdonságaikat magvakon és pollenen keresztül terjesszék be a kártevőrezisztencia bevezetésére a tájakon, akkor szükség lesz a vadon élő szaporodásra vonatkozó vizsgálatokra. Ezek addig nem engedélyezettek, amíg egy biotechnológiai fa teljesen szabályozatlan.

A jelenlegi keretrendszer másik hiányossága, hogy egyes biotechnológiai fák egyáltalán nem igényelnek különleges felülvizsgálatot. Az USDA-t például arra kérték, hogy vegye figyelembe a loblolly fenyőt, amelyet genetikailag megterveztek a nagyobb fa sűrűség érdekében. Mivel azonban az USDA szabályozó hatósága a növényi kártevő kockázatok felügyeletéből ered, úgy döntött, hogy nem rendelkezik szabályozó hatósággal a biotechnológiai fa felett. Hasonló kérdések merülnek fel olyan szervezetekkel kapcsolatban, amelyek génjeit új eszközökkel, például CRISPR-rel szerkesztik.

A bizottság megjegyezte, hogy az amerikai szabályozás nem támogatja az erdei egészség átfogó megfontolását. Bár a Nemzeti Környezetvédelmi Politikai törvény néha segít, bizonyos kockázatok és számos lehetséges előny nem valószínű, hogy értékelni fogják. Ez vonatkozik a biotechnológiai fákra, valamint a kártevők és kórokozók elleni küzdelemre szolgáló egyéb eszközökre, mint például a fa tenyésztésére, a peszticidekre és a helyszíni gazdálkodási gyakorlatokra.

Hogyan méri az erdő értékét?

A Nemzeti Tudományos Akadémiák, Mérnöki és Orvostudományi jelentés „ökoszisztéma-szolgáltatások” keretrendszerét javasolja a fák és erdők számára az emberek számára értéket adó különböző módok figyelembevételére. Ezek az erdei termékek kitermelésétől az erdők hasznosításáig az ökológiai szolgáltatásokig terjedő erdőkig terjednek - víztisztítás, fajvédelem és szén-dioxid tárolás.

A bizottság elismerte továbbá, hogy az erdő értékelésének néhány módja nem illeszkedik az ökoszisztéma-szolgáltatások keretrendszerébe. Például, ha az erdőket néhányan „belső értéknek” látják, akkor értékük van önmagukban és önmagukban, azon kívül, ahogyan az emberek értékelik őket, és talán egyfajta erkölcsi kötelezettséget jelentenek, hogy megvédjék és tiszteletben tartsák őket. A „vadság” és a „természetesség” kérdése is felszín.

Vad természet?

Paradox módon a biotechnológiai fa növelheti és csökkentheti a vadságot. Ha a vadság az emberi beavatkozás hiányától függ, akkor egy biotechnológiai fa csökkenti az erdő vadulását. De talán egy hagyományos módon tenyésztett hibrid fa, amelyet szándékosan bevezettek egy ökoszisztémába.

Ami tovább csökkenti a vadságot - egy biotechnológiai fa bevezetése vagy egy fontos fafaj felszámolása? Nincsenek helyes vagy rossz válaszok ezekre a kérdésekre, de emlékeztetnek bennünket arra, hogy bonyolultak a döntések a „természet” fokozására.

Ez a komplexitás a Nemzeti Tudományos Akadémia, a mérnöki és az orvostudományi jelentés legfontosabb ajánlása: a szakértők, az érdekelt felek és a közösségek közötti párbeszéd az erdők értékbecsléséről, a biotechnológiai kockázatok és potenciális előnyök felméréséről, valamint a komplex nyilvános válaszok megértéséről minden potenciálra beavatkozások, beleértve a biotechnológiát is. Ezeknek a folyamatoknak tiszteletben kell tartaniuk, szándékosnak, átláthatónak és átfogónak kell lenniük.

Az ilyen folyamatok, mint például a biotechnológiai gesztenye-ről szóló 2018-as érdekképviseleti workshop, nem törlik a konfliktusokat, és nem is garantálják a konszenzust, de lehetőségük van arra, hogy betekintést és megértést teremtsenek a szakértelem és a nyilvános értékek által tájékoztatott demokratikus döntésekbe.

Ezt a cikket eredetileg Jason A. Delborne The Conversation című kiadványában tették közzé. Olvassa el az eredeti cikket itt.