Генетично проектирани биотехнологични дървета могат да бъдат ключ към запазването на американските гори

В сравнение с генно-редактираните бебета в Китай и амбициозните проекти за спасяване на вълнести мамути от изчезване, биотехнологичните дървета може да звучат доста питомо.

Но освобождаването на генетично модифицирани дървета в горите за противодействие на заплахите за здравето на горите представлява нова граница в биотехнологията. Дори когато техниките на молекулярната биология са напреднали, хората все още не са пуснали генетично модифицирано растение, което е предназначено да се разпространява и да се запазва в неуправлявана среда. Биотехнологичните дървета - генетично модифицирани или с генно редактирани - предлагат точно тази възможност.

Едно е ясно: заплахите, пред които са изправени нашите гори, са много и здравето на тези екосистеми се влошава. Според оценката на Службата по горите на САЩ за 2012 г. близо 7% от горите в страната са в опасност да загубят най-малко една четвърт от дървесната им растителност до 2027 г. Тази оценка може да не изглежда твърде тревожна, но е с 40% по-висока от предишната оценка. направени само шест години по-рано.

През 2018 г., по искане на няколко федерални агенции на САЩ и Американската фондация за горите и общностите, Националните академии на науките, инженерството и медицината сформираха комитет, който да „проучи потенциалното използване на биотехнологиите за смекчаване на заплахите за здравето на горските дървета.“ Експертите, включително и аз, социален учен, фокусиран върху нововъзникващите биотехнологии, бяха помолени да „идентифицират екологичните, етични и социални последици от разгръщането на биотехнологиите в горите и да разработят програма за научни изследвания за преодоляване на пропуските в знанието“.

Членовете на нашата комисия бяха от университети, федерални агенции и НПО и представляват редица дисциплини: молекулярна биология, икономика, екология на горите, право, развъждане на дървета, етика, популационна генетика и социология. Всички тези перспективи са важни за разглеждане на много аспекти и предизвикателства при използването на биотехнологиите за подобряване на здравето на горите.

Криза в американските гори

Изменението на климата е само върхът на айсберга. Горите са изправени пред по-високи температури и суши и повече вредители. Тъй като стоките и хората се движат по земното кълбо, още повече насекоми и патогени стопват в нашите гори.

Ние се фокусирахме върху четири казуса, за да илюстрираме широчината на горски заплахи. Смарагдовия пепел е дошъл от Азия и причинява тежка смъртност при пет вида дървета. Първоначално открита на американска почва през 2002 г., тя се е разпространила до 31 държави от май 2018 г. Бял бор, основен вид в високите части на САЩ и Канада, е подложен на атака от местния планински бор и въведена гъба. Над половината от боровината в Северна Америка и Канада са починали.

Тополовите дървета са важни за крайречните екосистеми, както и за индустрията за горските продукти. Нативна гъбична патогена, Septoria musiva, започна да се движи на запад, атакувайки естествените популации от черен памук в тихоокеанските северозападни гори и интензивно култивираната хибридна топола в Онтарио. А скандалната болест на кестена, внезапно внесена от Азия в Северна Америка в края на 18-ти век, унищожи милиарди американски кестенови дървета.

Може ли биотехнологията да дойде на помощ? Трябва ли?

Сложно е

Въпреки че има много потенциални приложения на биотехнологиите в горите, като например генетично инжектиране на насекоми за борба с популациите им, ние се фокусирахме специално върху биотехнологичните дървета, които могат да устоят на вредители и патогени. Чрез генното инженерство, например, изследователите могат да въведат гени, от подобен или несвързан вид, които помагат на дървото да толерира или да се бори с едно насекомо или гъба.

Изкушаващо е да се предположи, че бръмченето и ентусиазмът за редактиране на гени ще гарантират бързи, лесни и евтини решения на тези проблеми. Но създаването на биотехнологично дърво няма да е лесно. Дърветата са големи и дълготрайни, което означава, че изследванията за изпитване на издръжливостта и стабилността на въведената черта ще бъдат скъпи и ще отнемат десетки или повече години. Също така не знаем почти толкова много за сложните и огромни геноми на дърветата, в сравнение с любимите лаборатории като плодови мухи и горчица, Arabidopsis.

Освен това, тъй като дърветата трябва да оцелеят във времето и да се адаптират към променящата се среда, от съществено значение е да се запази и включи тяхното съществуващо генетично разнообразие във всяко „ново” дърво. Чрез еволюционни процеси дървесните популации вече имат много важни адаптации към различни заплахи и загубата им може да бъде катастрофална. Така че дори най-красивото биотехнологично дърво в крайна сметка ще зависи от внимателна и умишлена програма за развъждане, за да се гарантира дългосрочно оцеляване. Поради тези причини комитетът на националните академии на науките, инженерните науки и медицината препоръчва увеличаване на инвестициите не само в биотехнологичните изследвания, но и в развъждането на дървета, екологията на горите и популационната генетика.

Предизвикателства пред надзора

Комисията установи, че Съгласуваната от САЩ рамка за регулиране на биотехнологиите, която разпределя федералния надзор на биотехнологичните продукти сред агенции като EPA, USDA и FDA, не е напълно подготвена да обмисли въвеждането на биотехнологично дърво за подобряване на здравето на горите.

Най-очевидно, регулаторите винаги са изисквали ограничаване на полена и семената по време на биотехнологични полеви изпитания, за да се избегне избягването на генетичен материал. Например, на биотехнологичния кестен не е било позволено да цъфти, за да се гарантира, че трансгенният прашец няма да духа през ландшафта по време на опитите. Но ако биотехнологичните дървета са предназначени да разпространяват новите си черти чрез семена и цветен прашец, за да въведат устойчивост на вредители през ландшафтите, тогава ще са необходими проучвания на дивата репродукция. Понастоящем те не са разрешени, докато биотехнологичното дърво не бъде напълно дерегулирано.

Друг недостатък на настоящата рамка е, че някои биотехнологични дървета изобщо не изискват специален преглед. Американското министерство на земеделието, например, беше помолено да разгледа лоболен бор, генетично проектиран за по-голяма плътност на дървесината. Но тъй като регулаторният орган на USDA произтича от неговия надзор над рисковете от вредители по растенията, той реши, че няма регулаторни правомощия по отношение на това биотехнологично дърво. Подобни въпроси остават и по отношение на организми, чиито гени се редактират с помощта на нови инструменти като CRISPR.

Комисията отбеляза, че регулациите на САЩ не успяват да насърчат цялостно разглеждане на здравето на горите. Въпреки че Националният акт за екологична политика понякога помага, някои рискове и много потенциални ползи е малко вероятно да бъдат оценени. Такъв е случаят с биотехнологичните дървета, както и с други инструменти за борба с вредители и патогени, като например развъждане на дървета, пестициди и практики за управление на обекти.

Как измервате стойността на една гора?

Докладът на Националните академии на науките, инженерството и медицината предлага рамка за „екосистемни услуги“ за разглеждане на различните начини, по които дърветата и горите осигуряват стойност за хората. Те варират от добива на горски продукти до използването на горите за отдих до екологичните услуги, които горите осигуряват - пречистване на водата, защита на видовете и съхранение на въглерод.

Комитетът също така призна, че някои начини за оценяване на горите не се вписват в рамката на екосистемните услуги. Например, ако някои се виждат, че горите имат “вътрешна стойност”, то те имат стойност сама по себе си, с изключение на начина, по който хората ги оценяват и може би предполагат някакъв вид морално задължение да ги защитава и уважава. Въпроси на “дивотата” и “естествеността” също са повърхностни.

Дива природа?

Парадоксално е, че биотехнологичното дърво може да се увеличи и да намали дивотата. Ако дивата природа зависи от липсата на човешка намеса, то биотехнологичното дърво ще намали дивата природа на гората. Но може би така би било конвенционално отглеждано хибридно дърво, което умишлено беше въведено в екосистемата.

Което би намалило още повече дивата природа - въвеждането на биотехнологично дърво или ликвидирането на важен дървесен вид? Няма правилни или грешни отговори на тези въпроси, но те ни напомнят за сложността на решенията да се използва технология за подобряване на „природата“.

Тази сложност сочи към ключова препоръка от доклада на Националните академии на науките, инженерните науки и медицината: диалог между експерти, заинтересовани страни и общности за това как да оценяваме горите, да оценяваме рисковете и потенциалните ползи от биотехнологиите и да разбираме сложните обществени отговори на всеки потенциал интервенции, включително тези, свързани с биотехнологията. Тези процеси трябва да бъдат уважителни, съвещателни, прозрачни и приобщаващи.

Такива процеси, като семинар на заинтересованите страни от 2018 г. за биотехнологичния кестен, няма да изтрият конфликти или дори да гарантират консенсус, но те имат потенциала да създадат прозрение и разбиране, които могат да се вложат в демократични решения, които са информирани от експертни знания и обществени ценности.

Тази статия първоначално е била публикувана на разговор от Джейсън А. Деборн. Прочетете оригиналната статия тук.