Pokok Bioteknologi Kejuruteraan Genetik Boleh Menjadi Kunci Menyelamatkan Hutan Amerika

Berbanding dengan bayi-bayi yang diedit di China dan projek-projek yang bercita-cita tinggi untuk menyelamatkan mammoths yang meletus dari kepupusan, pokok-pokok bioteknologi mungkin agak menjinakkan.

Tetapi melepaskan pokok-pokok kejuruteraan genetik ke hutan untuk menentang ancaman kepada kesihatan hutan merupakan perbatasan baru dalam bioteknologi. Walaupun teknik biologi molekul telah maju, manusia belum lagi mengeluarkan tumbuhan kejuruteraan genetik yang bertujuan untuk menyebar dan berterusan dalam persekitaran yang tidak dikendalikan. Pokok bioteku - kejuruteraan genetik atau gen yang diedit - hanya menawarkan kemungkinan itu.

Satu perkara yang jelas: Ancaman yang dihadapi hutan kita banyak, dan kesihatan ekosistem ini semakin buruk. Penilaian 2012 oleh Jabatan Perhutanan AS menganggarkan bahawa hampir tujuh peratus daripada hutan di seluruh negara berada dalam bahaya kehilangan sekurang-kurangnya satu perempat daripada pokok tumbuhan mereka menjelang 2027. Anggaran ini mungkin tidak terlalu membimbangkan, tetapi ia adalah 40 peratus lebih tinggi daripada anggaran sebelumnya dibuat hanya enam tahun lebih awal.

Pada 2018, atas permintaan beberapa agensi persekutuan AS dan Wakaf dan Komuniti AS, Akademi Sains, Kejuruteraan, dan Perubatan Kebangsaan membentuk sebuah jawatankuasa untuk "mengkaji potensi penggunaan bioteknologi untuk mengurangkan ancaman kepada kesihatan pokok hutan." Pakar, termasuk saya, saintis sosial yang menumpukan pada bioteknologi yang baru muncul, diminta untuk "mengenalpasti implikasi ekologi, etika, dan sosial dalam melaksanakan bioteknologi dalam hutan, dan membangunkan agenda penyelidikan untuk menangani jurang pengetahuan."

Ahli jawatankuasa kami datang dari universiti, agensi persekutuan, dan NGO dan mewakili pelbagai disiplin: biologi molekular, ekonomi, ekologi hutan, undang-undang, pembiakan pokok, etika, genetik penduduk, dan sosiologi. Semua perspektif ini penting untuk mempertimbangkan banyak aspek dan cabaran menggunakan bioteknologi untuk meningkatkan kesihatan hutan.

Krisis di Hutan AS

Perubahan iklim hanyalah hujung gunung es. Hutan menghadapi cuaca yang lebih tinggi dan kemarau dan lebih banyak perosak. Sebagai barangan dan orang yang bergerak di seluruh dunia, lebih banyak serangga dan patogen juga bergerak ke dalam hutan kita.

Kami memberi tumpuan kepada empat kajian kes untuk menggambarkan luasnya ancaman hutan. Pengerang abu zamrud tiba dari Asia dan menyebabkan kematian teruk dalam lima spesies pokok abu. Pertama kali dikesan di tanah Amerika pada tahun 2002, ia telah merebak ke 31 buah negara pada Mei 2018. Piney Whitebark, batu asas dan spesies asas di ketinggian tinggi AS dan Kanada, sedang diserang oleh kumbang pine gunung asli dan kulat yang diperkenalkan. Lebih separuh pinus whitebark di utara AS dan Kanada telah meninggal dunia.

Pokok poplar adalah penting untuk ekosistem riparian dan juga untuk industri hasil hutan. Patogen kulat asli, Septoria musiva, telah mula bergerak ke barat, menyerang penduduk semulajadi kayu kapas hitam di hutan Barat Laut Pasifik dan secara intensif ditanam poplar hibrid di Ontario. Dan kebencian kekebalannya yang terkenal, kulat yang secara tidak sengaja diperkenalkan dari Asia ke Amerika Utara pada akhir 1800-an, menghapuskan berbilion-bilion pokok kastanye Amerika.

Adakah biotek boleh menyelamatkan? Patutkah?

Ia rumit

Walaupun terdapat banyak aplikasi bioteknologi dalam hutan, seperti perosak serangga kejuruteraan genetik untuk menindas populasi mereka, kami memberi tumpuan khusus kepada pokok-pokok bioteknologi yang boleh menentang perosak dan patogen. Melalui kejuruteraan genetik, sebagai contoh, penyelidik boleh memasukkan gen, dari spesies yang sama atau yang tidak berkaitan, yang membantu mentolerir atau melawan serangga atau kulat.

Ia menggoda untuk mengandaikan bahawa buzz dan semangat untuk penyuntingan gen akan menjamin penyelesaian yang cepat, mudah, dan murah untuk masalah ini. Tetapi membuat pokok biotek tidak mudah. Pokok-pokok adalah besar dan lama, yang bermaksud penyelidikan untuk menguji ketahanan dan kestabilan ciri yang diperkenalkan akan mahal dan mengambil masa yang lama atau lebih lama. Kami juga tidak tahu hampir tentang genom kompleks dan besar pokok, berbanding dengan kegemaran makmal seperti lalat buah dan tumbuhan mustard, Arabidopsis.

Di samping itu, kerana pokok perlu bertahan dari masa ke masa dan menyesuaikan diri dengan persekitaran yang berubah-ubah, adalah penting untuk memelihara dan menggabungkan kepelbagaian genetik mereka yang sedia ada ke mana-mana pokok "baru". Melalui proses evolusi, populasi pokok sudah mempunyai banyak penyesuaian penting terhadap ancaman yang bervariasi, dan kehilangan mereka yang boleh membawa bencana. Jadi pun pokok biotek yang paling goyah akan bergantung pada program pembiakan yang bijaksana dan sengaja untuk memastikan kelangsungan hidup jangka panjang. Atas alasan ini, jawatankuasa Akademi Sains, Kejuruteraan, dan Perubatan Kebangsaan mengesyorkan peningkatan pelaburan bukan sahaja dalam penyelidikan bioteknologi, tetapi juga dalam pembiakan pokok, ekologi hutan, dan genetik penduduk.

Cabaran Pengawasan

Jawatankuasa ini mendapati bahawa Rangka Kerja Penyelarasan Amerika Syarikat bagi Peraturan Bioteknologi, yang mengedarkan pengawasan persekutuan produk bioteknologi di kalangan agensi seperti EPA, USDA, dan FDA, tidak bersedia sepenuhnya untuk mempertimbangkan pengenalan pokok biotek untuk meningkatkan kesihatan hutan.

Paling jelas, pengawal selia selalu memerlukan pengawetan debunga dan benih semasa ujian lapangan biotek untuk menghindari melepaskan bahan genetik. Contohnya, chestnut biotek tidak dibenarkan berbunga untuk memastikan bahawa debunga transgenik tidak akan meniup landskap semasa ujian lapangan. Tetapi jika pokok-pokok bioteknologi bertujuan untuk menyebarkan sifat-sifat baru mereka, melalui biji dan debunga, untuk memperkenalkan rintangan serangga perosak di seluruh landskap, maka kajian terhadap pembiakan liar akan diperlukan. Ini tidak dibenarkan pada masa ini sehingga pokok biotek telah diselaraskan sepenuhnya.

Satu lagi kekurangan rangka kerja semasa adalah bahawa sesetengah pokok biotek tidak mungkin memerlukan semakan khas sama sekali. Contohnya, USDA, diminta untuk mempertimbangkan loblolly pain yang direka secara genetik untuk kepadatan kayu yang lebih besar. Tetapi kerana pihak berkuasa pengawalseliaan USDA berpunca daripada pengawasannya terhadap risiko tumbuhan perosak, ia memutuskan bahawa ia tidak mempunyai sebarang pihak berkuasa pengawalseliaan terhadap pokok biotek itu. Persoalan yang sama tetap mengenai organisma yang gennya diedit menggunakan alat baru seperti CRISPR.

Jawatankuasa ini menyatakan bahawa peraturan AS gagal untuk mempromosikan pertimbangan kesihatan hutan yang komprehensif. Walaupun Akta Dasar Alam Sekitar Negara kadang kala membantu, beberapa risiko dan banyak manfaat yang mungkin tidak akan dinilai. Ini berlaku untuk pokok bioteknologi serta alat lain untuk mengatasi perosak dan patogen, seperti pembiakan pokok, racun perosak, dan amalan pengurusan tapak.

Bagaimana Anda Mengukur Nilai Hutan?

Laporan Akademi Kebangsaan Sains, Kejuruteraan dan Perubatan menunjukkan satu rangka kerja "ekosistem" untuk mempertimbangkan pelbagai cara pokok dan hutan memberikan nilai kepada manusia. Ini berikutan pengekstrakan hasil hutan kepada penggunaan hutan untuk rekreasi kepada perkhidmatan ekologi menyediakan hutan - pembersihan air, perlindungan spesies, dan penyimpanan karbon.

Jawatankuasa juga mengakui bahawa beberapa cara menilai hutan tidak sesuai dengan kerangka kerja ekosistem. Sebagai contoh, jika hutan dilihat oleh sesetengah orang mempunyai "nilai intrinsik," maka mereka mempunyai nilai dalam diri mereka sendiri, selain cara manusia menghargai mereka dan mungkin menyiratkan kewajiban moral untuk melindungi dan menghormati mereka. Isu-isu "liar" dan "alam semula jadi" juga permukaan.

Alam semulajadi?

Secara paradoks, pokok biotek boleh meningkatkan dan mengurangkan keganasan. Jika kebiasan bergantung kepada kekurangan intervensi manusia, maka pokok bioteknologi akan mengurangkan keliangan hutan. Tetapi mungkin juga pokok hibrid yang dibiakkan secara konvensional yang sengaja diperkenalkan ke dalam ekosistem.

Yang akan mengurangkan kebiasan lebih - pengenalan pokok biotek atau pembasmian spesies pokok penting? Tidak ada jawapan yang betul atau salah kepada soalan-soalan ini, tetapi mereka mengingatkan kita tentang kerumitan keputusan menggunakan teknologi untuk meningkatkan "sifat".

Kerumitan ini menunjukkan cadangan utama laporan Akademi Sains, Kejuruteraan dan Perubatan Kebangsaan: dialog antara pakar, pihak berkepentingan dan komuniti mengenai bagaimana untuk menghargai hutan, menilai risiko dan faedah yang berpotensi bioteknologi, dan memahami tanggapan awam yang rumit kepada sebarang potensi campur tangan, termasuk yang melibatkan bioteknologi. Proses-proses ini perlu dihormati, diselidiki, telus dan inklusif.

Proses seperti itu, seperti bengkel stakeholder 2018 pada chestnut bioteknologi, tidak akan menghapus konflik atau menjamin konsensus, tetapi mereka berpotensi membuat wawasan dan pemahaman yang dapat memberi keputusan demokratik yang dimaklumkan oleh pengetahuan pakar dan nilai-nilai awam.

Artikel ini pada asalnya diterbitkan pada The Conversation oleh Jason A. Delborne. Baca artikel asal di sini.