Genetically engineered biotech ar putea fi cheia pentru a salva pădurile Americii

În comparație cu copiii cu gene modificați din China și cu proiecte ambițioase de salvare a mamuților lăptoși de la dispariție, arborii biotehnici ar putea părea destul de îmbelșugați.

Dar eliberarea arborilor modificați genetic în păduri pentru a contracara amenințările la adresa sănătății pădurilor reprezintă o nouă frontieră în biotehnologie. Chiar și atunci când tehnicile de biologie moleculară au avansat, oamenii nu au lansat încă o plantă modificată genetic, care este destinată să se răspândească și să persiste într-un mediu neadministrat. Arborele biotehnologic - modificat genetic sau modificat genetic - oferă doar această posibilitate.

Un lucru este clar: amenințările cu care se confruntă pădurile noastre sunt multe, iar sănătatea acestor ecosisteme se înrăutățește. O evaluare din 2012 a Serviciului forestier american a estimat că aproape șapte la sută din pădurile la nivel național sunt în pericolul de a pierde cel puțin un sfert din vegetația copacilor până în 2027. Această estimare poate să nu pară prea îngrijorătoare, dar este cu 40% făcută cu doar șase ani mai devreme.

În 2018, la cererea mai multor agenții federale americane și a Fondului american pentru silvicultură și comunități, Academiile Naționale de Științe, Inginerie și Medicină au format un comitet pentru a "examina utilizarea potențială a biotehnologiei pentru a atenua amenințările la adresa sănătății copacilor forestieri". Experții, printre care și mine, un om de știință care se concentrează asupra biotehnologiilor emergente, au fost rugați să "identifice implicațiile ecologice, etice și sociale ale desfășurării biotehnologiei în păduri și să dezvolte o agendă de cercetare care să abordeze lacunele în materie de cunoaștere".

Membrii comisiei noastre au venit din universități, agenții federale și ONG-uri și au reprezentat o serie de discipline: biologie moleculară, economie, ecologie forestieră, drept, reproducere, etică, genetică și sociologie. Toate aceste perspective au fost importante pentru luarea în considerare a numeroaselor aspecte și provocări ale utilizării biotehnologiei pentru a îmbunătăți sănătatea pădurilor.

O criză în pădurile din SUA

Schimbările climatice sunt doar vârful aisbergului. Pădurile se confruntă cu temperaturi mai ridicate, secetă și mai mulți dăunători. În timp ce mărfurile și oamenii se mișcă în jurul globului, chiar și mai multe insecte și agenți patogeni se împrăștie în pădurile noastre.

Ne-am concentrat pe patru studii de caz pentru a ilustra amploarea amenințărilor forestiere. Șurubul smarald de cenușă a sosit din Asia și provoacă o mortalitate severă la cinci specii de frasin. Detectată pentru prima dată pe teritoriul SUA în 2002, ea sa extins în 31 de state în mai 2018. Pinul Whitebark, o piatră de temelie și o specie fundamentală în înălțimile înalte ale SUA și Canadei, este atacat de gâtul de pin și de o ciupercă introdusă. Peste jumătate de pin alb în nordul SUA și Canada au murit.

Arborii de plop sunt importanți pentru ecosistemele riverane, precum și pentru industria produselor forestiere. Un patogen patogen nativ, Septoria musiva, a început să se deplaseze spre vest, atacă populațiile naturale de lemn de bumbac negru în pădurile din nord-vestul Pacificului și plopul hibrid intens cultivat în Ontario. Și infamul de castan, o ciupercă introdusă accidental din Asia în America de Nord la sfârșitul anilor 1800, a distrus miliarde de castane americane.

Poate biotehnologia să ajungă la salvare? Ar trebui?

Este complicat

Deși există numeroase aplicații potențiale ale biotehnologiei în păduri, cum ar fi dăunătorii de insecte de inginerie genetică pentru a suprima populațiile lor, ne-am concentrat în mod special asupra copacilor biotehnologici care ar rezista dăunătorilor și agenților patogeni. Prin ingineria genetică, de exemplu, cercetătorii ar putea să introducă gene, de la o specie similară sau fără legătură, care să ajute un copac să tolereze sau să lupte împotriva unei insecte sau ciuperci.

Este tentant să presupunem că zgomotul și entuziasmul pentru editarea genelor vor garanta soluții rapide, ușoare și ieftine la aceste probleme. Dar fabricarea unui copac biotehnologic nu va fi ușoară. Copacii sunt mari și de lungă durată, ceea ce înseamnă că cercetarea pentru a testa durabilitatea și stabilitatea unei trăsături introduse va fi costisitoare și va dura decenii sau mai mult. De asemenea, nu știm aproape la fel de mult despre genomii complexe și enorme de copaci, în comparație cu laboratoarele favorite cum ar fi muștele de fructe și planta de muștar, Arabidopsis.

În plus, deoarece copacii trebuie să supraviețuiască în timp și să se adapteze la mediile în schimbare, este esențial să se conserve și să se integreze diversitatea lor genetică existentă în orice copac "nou". Prin procese evolutive, populațiile de copaci au deja multe adaptări importante la amenințările variate, iar pierderea acestora poate fi dezastruoasă. Deci, chiar și cel mai fan artistic biotehnic va depinde în cele din urmă de un program de grijă și deliberat de reproducere pentru a asigura supraviețuirea pe termen lung. Din aceste motive, comisia Națională a Academiilor de Științe, Inginerie și Medicină recomandă creșterea investițiilor nu doar în cercetarea biotehnologică, ci și în creșterea animalelor, ecologia pădurilor și genetica populației.

Supravegherea provocărilor

Comitetul a constatat că Cadrul Coordonat al SUA pentru Reglementarea Biotehnologiei, care distribuie supravegherea federală a produselor biotehnologice printre agenții precum EPA, USDA și FDA, nu este pe deplin pregătit să ia în considerare introducerea unui arbore biotehnic pentru a îmbunătăți sănătatea pădurilor.

Cel mai evident, autoritățile de reglementare au cerut întotdeauna izolarea polenului și a semințelor în timpul studiilor de teren biotehnic pentru a evita scăparea materialului genetic. De exemplu, castanul de biotehnologie nu a fost lăsat să înflorească pentru a se asigura că polenul transgenic nu ar arunca peste peisaj în timpul studiilor pe teren. Dar dacă arborii biotehnici intenționează să-și răspândească noile trăsături, prin semințe și polen, pentru a introduce rezistența dăunătoare în peisaje, atunci vor fi necesare studii asupra reproducerii sălbatice. Acestea nu sunt permise în prezent până când un arbore biotehnologic este complet dereglat.

Un alt neajuns al cadrului actual este că unii arbori de biotehnologie nu pot necesita nicio revizuire specială. USDA, de exemplu, a fost rugat să ia în considerare un pin lobolit care a fost conceput genetic pentru o densitate mai mare a lemnului. Dar, deoarece autoritatea de reglementare a USDA își are originea în supravegherea riscurilor dăunătoare ale plantelor, a decis că nu are autoritate de reglementare în legătură cu acel biotehnolog. Există întrebări similare cu privire la organismele ale căror genuri sunt editate utilizând noi instrumente, cum ar fi CRISPR.

Comitetul a menționat că reglementările SUA nu promovează o analiză cuprinzătoare a sănătății pădurilor. Deși Legea privind politica națională de mediu uneori ajută, este puțin probabil ca unele riscuri și multe beneficii potențiale să fie evaluate. Acesta este cazul copacilor biotehnologi, precum și a altor instrumente pentru combaterea dăunătorilor și a agenților patogeni, cum ar fi creșterea copacilor, pesticidele și practicile de gestionare a siturilor.

Cum măsurați valoarea unei păduri?

Raportul Academiilor Naționale de Știință, Inginerie și Medicină sugerează un cadru de "servicii ecosistemice" pentru a lua în considerare diferitele moduri prin care copacii și pădurile oferă valoare oamenilor. Acestea variază de la extracția produselor forestiere până la utilizarea pădurilor pentru recreere la serviciile ecologice pe care le oferă o pădure - purificarea apei, protejarea speciilor și stocarea carbonului.

Comitetul a recunoscut, de asemenea, că unele modalități de evaluare a pădurii nu se încadrează în cadrul serviciilor ecosistemice. De exemplu, dacă pădurile sunt văzute de unii ca având o "valoare intrinsecă", atunci ele au valoare în sine și în sine, în afară de modul în care oamenii le apreciază și, probabil, implică un fel de obligație morală de a le proteja și respecta. Probleme de "sălbăticie" și "naturalețe", de asemenea, de suprafață.

Natura salbatica?

Paradoxal, un arbore biotehnic ar putea crește și scădea sălbăticia. Dacă salbaticia depinde de lipsa de intervenție umană, atunci un copac biotehnologic va reduce sălbăticia unei păduri. Dar poate că ar fi un copac hibrid în mod convențional, care a fost introdus în mod deliberat într-un ecosistem.

Care ar reduce mai mult sălbăticia - introducerea unui arbore biotehnic sau eradicarea unei specii importante de arbori? Nu există răspunsuri corecte sau greșite la aceste întrebări, însă ele ne amintesc de complexitatea deciziilor de a folosi tehnologia pentru a spori "natura".

Această complexitate indică o recomandare-cheie a raportului Academiilor Naționale de Știință, Inginerie și Medicină: dialogul dintre experți, părțile interesate și comunități cu privire la evaluarea pădurilor, evaluarea riscurilor și potențialelor beneficii ale biotehnologiei și înțelegerea răspunsurilor publice complexe la orice potențial intervențiile, inclusiv cele care implică biotehnologia. Aceste procese trebuie să fie respectuoase, deliberative, transparente și incluzive.

Astfel de procese, cum ar fi un atelier de lucru cu părțile interesate despre castanele biotehnologice, nu vor elimina conflictul sau chiar nu vor garanta un consens, dar au potențialul de a crea o înțelegere și o înțelegere care să poată alimenta deciziile democratice care sunt informate de cunoștințele experților și de valorile publice.

Acest articol a fost inițial publicat în The Conversation de Jason A. Delborne. Citiți articolul original aici.