Genetisch gemodificeerde biotechbomen kunnen van groot belang zijn om de bossen in Amerika te redden

Vergeleken met gene-bewerkte baby's in China en ambitieuze projecten om wollige mammoeten te redden van uitsterven, kunnen biotechbomen behoorlijk tam klinken.

Maar het vrijgeven van genetisch gemanipuleerde bomen in bossen om bedreigingen voor de gezondheid van bossen tegen te gaan, vertegenwoordigt een nieuw tijdperk in de biotechnologie. Zelfs als de technieken van de moleculaire biologie zijn gevorderd, heeft de mens nog geen genetisch gemanipuleerde plant vrijgegeven die bedoeld is om zich in een niet-beheerde omgeving te verspreiden en te behouden. Biotechbomen - genetisch gemanipuleerd of gen-bewerkt - bieden precies die mogelijkheid.

Eén ding is duidelijk: de bedreigingen waarmee onze bossen worden geconfronteerd zijn talrijk en de gezondheid van deze ecosystemen wordt erger. Volgens een evaluatie van de US Forest Service in 2012 zou bijna zeven procent van de bossen in het hele land tegen 2027 ten minste een kwart van hun boomvegetatie kunnen verliezen. Deze schatting klinkt misschien niet zo zorgelijk, maar is 40 procent hoger dan de vorige schatting gemaakt slechts zes jaar eerder.

In 2018, op verzoek van verschillende Amerikaanse federale agentschappen en de US Endowment for Forestry and Communities, vormden de nationale academies van wetenschappen, ingenieurswetenschappen en geneeskunde een commissie om "het mogelijke gebruik van biotechnologie te onderzoeken om bedreigingen voor de gezondheid van bosbomen te mitigeren". Deskundigen, waaronder ikzelf, een sociaalwetenschapper gericht op opkomende biotechnologieën, werd gevraagd om "de ecologische, ethische en sociale implicaties van de inzet van biotechnologie in bossen te identificeren en een onderzoeksagenda te ontwikkelen om lacunes in kennis aan te pakken."

Onze comitéleden waren afkomstig van universiteiten, federale agentschappen en ngo's en vertegenwoordigden een scala aan disciplines: moleculaire biologie, economie, bosecologie, wetgeving, boomveredeling, ethiek, populatiegenetica en sociologie. Al deze perspectieven waren belangrijk voor het beschouwen van de vele aspecten en uitdagingen van het gebruik van biotechnologie om de gezondheid van bossen te verbeteren.

Een crisis in Amerikaanse bossen

Klimaatverandering is slechts het topje van de ijsberg. Bossen hebben te maken met hogere temperaturen en droogtes en meer plagen. Terwijl goederen en mensen de hele wereld over reizen, komen er nog meer insecten en ziekteverwekkers in onze bossen.

We hebben ons gericht op vier casestudies om de breedte van bosbedreigingen te illustreren. De emerald ash borer kwam uit Azië en veroorzaakt ernstige sterfte in vijf soorten essen. Voor het eerst ontdekt op Amerikaanse bodem in 2002, had het zich sinds mei 2018 verspreid naar 31 staten. Whitebark pine, een sluitsteen en een fundamentele soort in grote delen van de VS en Canada, wordt aangevallen door de inheemse bergpijnboomkever en een geïntroduceerde schimmel. Meer dan de helft van de dennen in de noordelijke Verenigde Staten en Canada is gestorven.

Populierbomen zijn belangrijk voor ecosystemen aan de oevers, maar ook voor de bosproductenindustrie. Een inheemse schimmelpathogeen, Septoria musiva, is begonnen met het verplaatsen van het westen, het aanvallen van natuurlijke populaties van zwart cottonwood in Pacific Northwest bossen en intensief gecultiveerde hybride populier in Ontario. En de beruchte kastanjebruine bacterie, een schimmel die per ongeluk in de late jaren 1800 van Azië naar Noord-Amerika werd geïntroduceerd, vernietigde miljarden Amerikaanse kastanjebomen.

Kan biotech te hulp komen? Zou het?

Het is ingewikkeld

Hoewel er veel mogelijke toepassingen van biotechnologie in bossen zijn, zoals genetisch gemodificeerde insectenplagen om hun populaties te onderdrukken, hebben we ons specifiek gericht op biotechbomen die plagen en ziekteverwekkers kunnen weerstaan. Door genetische manipulatie kunnen onderzoekers bijvoorbeeld genen van een vergelijkbare of niet-verwante soort invoegen die een boom helpen een insect of een schimmel te verdragen of te bestrijden.

Het is verleidelijk om aan te nemen dat de opwinding en het enthousiasme voor het bewerken van genen snelle, eenvoudige en goedkope oplossingen voor deze problemen zullen garanderen. Maar het maken van een biotechboom zal niet gemakkelijk zijn. Bomen zijn groot en hebben een lange levensduur, wat betekent dat onderzoek om de duurzaamheid en stabiliteit van een geïntroduceerde eigenschap te testen duur en tientallen jaren of langer zal duren. We weten ook niet zoveel van de complexe en enorme genomen van bomen, vergeleken met laboratoriumfavorieten zoals fruitvliegen en de mosterdplant, Arabidopsis.

Omdat bomen na verloop van tijd moeten overleven en zich moeten aanpassen aan veranderende omgevingen, is het bovendien van essentieel belang om hun bestaande genetische diversiteit in elke "nieuwe" boom te behouden en te integreren. Door evolutionaire processen hebben boompopulaties al veel belangrijke aanpassingen aan gevarieerde bedreigingen, en die te verliezen kan rampzalig zijn. Dus zelfs de chicste biotechboom zal uiteindelijk afhangen van een doordacht en bewust fokprogramma om op de lange termijn te overleven. Om deze redenen beveelt de Nationale Academies van Wetenschappen, Engineering en Geneeskunde aan om meer te investeren, niet alleen in biotechnologisch onderzoek, maar ook in de boomveredeling, de bosecologie en de populatiegenetica.

Oversight Challenges

De commissie constateerde dat het gecoördineerde Amerikaanse kader voor de regulering van de biotechnologie, dat federaal toezicht op biotechnologische producten verdeelt onder agentschappen zoals EPA, USDA en FDA, niet volledig bereid is om de introductie van een biotechboom te overwegen om de gezondheid van bossen te verbeteren.

Het meest voor de hand liggende, regulatoren hebben altijd het insluiten van stuifmeel en zaden vereist gedurende biotech veldproeven om het ontsnappen van genetisch materiaal te voorkomen. De biotech-kastanje mocht bijvoorbeeld niet bloeien om ervoor te zorgen dat transgene pollen tijdens veldproeven niet door het landschap zou waaien. Maar als biotechbomen bedoeld zijn om hun nieuwe eigenschappen, via zaden en pollen, te verspreiden om plaagresistentie over landschappen te introduceren, dan zullen studies van wilde reproductie noodzakelijk zijn. Deze zijn momenteel niet toegestaan ​​totdat een biotechboom volledig is gedereguleerd.

Een andere tekortkoming van het huidige kader is dat sommige biotechbomen helemaal geen speciale beoordeling behoeven. De USDA werd bijvoorbeeld gevraagd om een ​​loblolly-dennenboom te beschouwen die genetisch gemanipuleerd was voor een grotere houtdichtheid. Maar omdat de regelgevende autoriteit van USDA voortkomt uit zijn overzicht van de risico's van plantenpest, heeft het besloten dat het geen enkele regelgevende autoriteit over die biotechboom had. Vergelijkbare vragen blijven over organismen waarvan de genen worden bewerkt met behulp van nieuwe hulpmiddelen zoals CRISPR.

De commissie merkte op dat de Amerikaanse regelgeving er niet in slaagt een alomvattende beschouwing van de gezondheid van bossen te bevorderen. Hoewel de Nationale Milieubeleid-wet soms helpt, zullen sommige risico's en veel potentiële voordelen waarschijnlijk niet worden geëvalueerd. Dit is het geval voor biotechbomen en andere hulpmiddelen om plagen en ziekteverwekkers te bestrijden, zoals het kweken van bomen, pesticiden en praktijken voor het beheren van locaties.

Hoe meet je de waarde van een bos?

Het rapport van National Academies of Sciences, Engineering en Medicine suggereert een "ecosysteemdiensten" -raamwerk voor het bekijken van de verschillende manieren waarop bomen en bossen waarde aan mensen bieden. Deze variëren van winning van bosproducten tot het gebruik van bossen voor recreatie tot de ecologische diensten die een bos biedt - waterzuivering, soortbescherming en koolstofopslag.

De commissie erkende ook dat sommige manieren om het bos te waarderen niet passen in het kader voor ecosysteemdiensten. Als bossen bijvoorbeeld door sommigen als 'intrinsieke waarde' worden gezien, hebben ze waarde op zichzelf, los van de manier waarop mensen ze waarderen en misschien een soort morele verplichting om ze te beschermen en te respecteren. Problemen van "wildheid" en "natuurlijkheid" komen ook naar voren.

Wild natuur?

Paradoxaal genoeg kan een biotechboom de wildheid vergroten en verkleinen. Als wildheid afhangt van een gebrek aan menselijk ingrijpen, dan zal een biotechboom de wildheid van een bos verminderen. Maar misschien ook een conventioneel gefokte hybride boom die opzettelijk in een ecosysteem is geïntroduceerd.

Wat zou de wildheid meer verminderen - de introductie van een biotechboom of de uitroeiing van een belangrijke boomsoort? Er zijn geen goede of foute antwoorden op deze vragen, maar ze herinneren ons aan de complexiteit van beslissingen om technologie te gebruiken om 'de natuur' te verbeteren.

Deze complexiteit wijst op een belangrijke aanbeveling van het rapport van de National Academies of Sciences, Engineering en Medicine: dialoog tussen experts, belanghebbenden en gemeenschappen over hoe bossen te waarderen, de risico's en potentiële voordelen van biotech te beoordelen en complexe publieke reacties op elk potentieel te begrijpen interventies, inclusief die met betrekking tot biotechnologie. Deze processen moeten respectvol, deliberatief, transparant en inclusief zijn.

Zulke processen, zoals een workshop van stakeholders over de biotech-kastanje uit 2018, zullen conflicten niet uitwissen of zelfs een consensus garanderen, maar ze hebben het potentieel om inzicht en begrip te creëren dat kan bijdragen aan democratische beslissingen die worden gebaseerd op kennis van experts en publieke waarden.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation door Jason A. Delborne. Lees hier het originele artikel.