2019-01-19 02:50:02
基因工程可以拯救消失的森林吗

与中国的基因编辑婴儿和拯救猛犸象免于灭绝的雄心勃勃的项目相比,生物技术树可能听起来相当温顺。

但是将基因工程树木放入森林以应对森林健康威胁是生物技术的新前沿。即使分子生物学技术已经发展,人类还没有发布一种基因工程植物,这种植物旨在在非管理环境中传播和持续存在。生物技术树 - 基因工程或基因编辑 - 提供了这种可能性。

有一件事是清楚的:我们森林面临的威胁很多,这些生态系统的健康状况正在恶化。美国森林管理局2012年的一项评估估计,到2027年,全国近7%的森林面临至少失去四分之一树木植被的危险。这一估计可能听起来不太令人担忧,但比之前估计高出40%。六年前做的。

2018年,应美国几个联邦机构和美国林业和社区基金会的要求,国家科学院,工程学院和医学院组建了一个委员会,以“研究生物技术的潜在用途,以减轻对森林树木健康的威胁”。专家,包括我,一位专注于新兴生物技术的社会科学家,被要求“确定在森林中部署生物技术的生态,伦理和社会影响,并制定研究议程以解决知识差距。”

我们的委员会成员来自大学,联邦机构和非政府组织,代表了一系列学科:分子生物学,经济学,森林生态学,法律,树木育种,伦理学,群体遗传学和社会学。所有这些观点对于考虑利用生物技术改善森林健康的许多方面和挑战非常重要。

美国森林危机

气候变化只是冰山一角。森林面临更高的温度和干旱以及更多的害虫。随着货物和人们在全球各地移动,更多的昆虫和病原体会搭便车进入我们的森林。

我们重点关注四个案例研究,以说明森林威胁的广度。祖母绿蛀虫来自亚洲,导致五种灰树严重死亡。自2002年首次在美国土地上发现以来,它已经扩散到2018年5月的31个州。白皮松是美国和加拿大高海拔地区的基石和基础物种,受到原生山松甲虫和引进的真菌的攻击。美国北部和加拿大北部一半以上的白皮松已经死亡。

杨树对河岸生态系统以及林产品工业都很重要。一种天然的真菌病原体Septoria musiva已经开始向西移动,袭击了太平洋西北地区森林中的黑色三叶杨的自然种群以及安大略省的密集栽培杂交杨树。臭名昭着的板栗枯萎病,一种真菌在19世纪后期从亚洲偶然引入北美,摧毁了数十亿美国板栗树。

生物技术可以救援吗?应该是?

情况很复杂

尽管生物技术在森林中有许多潜在的应用,例如基因工程害虫以抑制其种群,但我们特别关注能够抵抗害虫和病原体的生物技术树。例如,通过基因工程,研究人员可以从类似或不相关的物种中插入基因,帮助树木耐受或对抗昆虫或真菌。

人们很容易认为,基因编辑的热情和热情将保证快速,简便,廉价地解决这些问题。但制作生物技术树并不容易。树木大而且寿命长,这意味着用于测试引入的性状的耐久性和稳定性的研究将是昂贵的并且需要数十年或更长时间。与果蝇和芥菜植物拟南芥(Arabidopsis)等实验室最受欢迎的植物相比,我们对树木的复杂和巨大的基因组也知之甚少。

此外,由于树木需要随着时间的推移而生存并适应不断变化的环境,因此必须将其现有的遗传多样性保存并整合到任何“新”树中。通过进化过程,树种群已经对各种威胁进行了许多重要的调整,失去这些威胁可能是灾难性的。因此,即使是最高档的生物技术树也将最终依赖于深思熟虑和有意识的育种计划,以确保长期生存。出于这些原因,国家科学院,工程和医学委员会建议不仅增加投资,而且还投资于树木育种,森林生态学和群体遗传学。

监督挑战

该委员会发现,美国生物技术监管协调框架在美国环保署,美国农业部和美国食品和药物管理局等机构中分发了对生物技术产品的联邦监督,但尚未充分考虑引入生物技术树来改善森林健康。

最明显的是,监管机构一直要求在生物技术田间试验中控制花粉和种子,以避免遗传物质的逃逸。例如,不允许生物技术栗子开花以确保转基因花粉在田间试验期间不会吹过景观。但是,如果生物技术树旨在通过种子和花粉传播其新特性,以在景观中引入害虫抗性,那么对野生生殖的研究将是必要的。在生物技术树完全解除管制之前,目前不允许这些。

当前框架的另一个缺点是一些生物技术树可能根本不需要任何特殊审查。例如,美国农业部被要求考虑一种基因工程用于提高木材密度的火炬松。但由于美国农业部的监管机构源于对植物有害生物风险的监督,因此它决定对该生物技术树没有任何监管权。关于使用CRISPR等新工具编辑基因的生物,仍然存在类似的问题。

该委员会指出,美国的法规未能促进对森林健康的全面考虑。虽然“国家环境政策法”有时会有所帮助,但一些风险和许多潜在的好处不太可能被评估。生物技术树以及其他防治害虫和病原体的工具就是这种情况,例如树木育种,杀虫剂和场地管理实践。

你如何衡量森林的价值?

美国国家科学院,工程和医学院的报告提出了一个“生态系统服务”框架,用于考虑树木和森林为人类提供价值的各种方式。其中包括森林产品的开采,森林娱乐的使用,以及森林提供的生态服务 - 水净化,物种保护和碳储存。

该委员会还承认,某些评估森林的方法不适合生态系统服务框架。例如,如果一些人认为森林具有“内在价值”,那么除了人类重视它们的方式之外,它们本身具有价值,并且可能意味着一种道德义务来保护和尊重它们。 “野性”和“自然性”的问题也浮出水面。

野性?

矛盾的是,生物技术树可以增加和减少野生性。如果野生依赖于缺乏人为干预,那么生物技术树将减少森林的野性。但也许这样一种传统繁殖的混合树,故意被引入生态系统。

哪会减少野生性 - 引入生物技术树或根除重要的树种?这些问题没有正确或错误的答案,但它们提醒我们使用技术来增强“自然”的决策的复杂性。

这种复杂性指向了国家科学院,工程和医学院报告的重要建议:专家,利益相关者和社区之间关于如何评估森林,评估生物技术的风险和潜在利益以及了解复杂的公众对任何潜力的反应的对话干预措施,包括涉及生物技术的措施。这些过程需要尊重,审慎,透明和包容。

这些过程,例如关于生物技术板栗的2018年利益相关者研讨会,不会消除冲突甚至保证达成共识,但它们有可能创造洞察力和理解力,从而为民主决策提供专业知识和公共价值。

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