Jämfört med genredigerade bebisar i Kina och ambitiösa projekt för att rädda ulliga mammutar från utrotning, bioteknikträd kan låta ganska tamt.

Men att släppa ut genetiskt modifierade träd i skogar för att motverka hot mot skogens hälsa representerar en ny gräns inom bioteknik. Även när teknikerna inom molekylärbiologi har utvecklats, människor har ännu inte släppt en genetiskt modifierad växt som är avsedd att spridas och bestå i en ohanterad miljö. Biotekniska träd – genmanipulerade eller genredigerade – erbjuder just den möjligheten.

En sak är klar:Hoten mot våra skogar är många, och hälsan för dessa ekosystem blir sämre. En bedömning från 2012 av U.S. Forest Service uppskattade att nästan 7 procent av skogarna i hela landet riskerar att förlora minst en fjärdedel av sin trädvegetation till 2027. Denna uppskattning kanske inte låter alltför oroande, men det är 40 procent högre än den tidigare uppskattningen som gjordes bara sex år tidigare.

Under 2018, på begäran av flera amerikanska federala myndigheter och U.S. Endowment for Forestry and Communities, National Academy of Sciences, Teknik, och medicin bildade en kommitté för att "undersöka den potentiella användningen av bioteknik för att mildra hot mot skogsträdens hälsa." Experter, inklusive mig, en samhällsvetare fokuserad på framväxande bioteknik, ombads att "identifiera de ekologiska, etisk, och sociala konsekvenser av att använda bioteknik i skogar, och utveckla en forskningsagenda för att ta itu med kunskapsluckor."

Våra kommittémedlemmar kom från universitet, federala myndigheter och icke-statliga organisationer och representerade en rad discipliner:molekylärbiologi, ekonomi, skogsekologi, lag, träduppfödning, etik, populationsgenetik och sociologi. Alla dessa perspektiv var viktiga för att överväga de många aspekterna och utmaningarna med att använda bioteknik för att förbättra skogens hälsa.

En kris i USA:s skogar

Klimatförändringarna är bara toppen av isberget. Skogar möter högre temperaturer och torka och fler skadedjur. När varor och människor rör sig runt om i världen, ännu fler insekter och patogener liftar in i våra skogar.

Vi fokuserade på fyra fallstudier för att illustrera vidden av skogshoten. Smaragdaskborren kom från Asien och orsakar allvarlig dödlighet i fem arter av askträd. Detekterades först på amerikansk mark 2002, den hade spridit sig till 31 stater i maj 2018. Whitebark pine, en slutsten och grundart på höga höjder i USA och Kanada, är under attack av den inhemska fjällbaggen och en införd svamp. Över hälften av tallbarken i norra USA och Kanada har dött.

Poppelträd är viktiga för ekosystemen i stränderna såväl som för skogsproduktindustrin. En inhemsk svamppatogen, Septoria musiva, har börjat röra sig västerut, attackerar naturliga populationer av svart bomullsträ i Pacific Northwest skogar och intensivt odlade hybridpoppel i Ontario. Och den ökända kastanjebrännan, en svamp som av misstag introducerades från Asien till Nordamerika i slutet av 1800-talet, utplånade miljarder amerikanska kastanjer.

Kan bioteknik komma till undsättning? Borde det?

Det är komplicerat

Även om det finns många potentiella tillämpningar av bioteknik i skogar, såsom genetiskt modifierade skadeinsekter för att undertrycka deras populationer, vi fokuserade specifikt på biotekniska träd som kan motstå skadedjur och patogener. Genom genteknik, till exempel, forskare kan infoga gener, från en liknande eller obesläktad art, som hjälper ett träd att tolerera eller bekämpa en insekt eller svamp.

Det är frestande att anta att surret och entusiasmen för genredigering kommer att garantera snabb, enkla och billiga lösningar på dessa problem. Men att göra ett bioteknikträd kommer inte att bli lätt. Träden är stora och långlivade, vilket innebär att forskning för att testa hållbarheten och stabiliteten hos en introducerad egenskap kommer att bli dyr och ta decennier eller längre. Vi vet inte heller lika mycket om trädens komplexa och enorma genom, jämfört med labbfavoriter som fruktflugor och senapsplantan, Arabidopsis .

Dessutom, eftersom träd behöver överleva över tid och anpassa sig till föränderliga miljöer, det är viktigt att bevara och införliva deras befintliga genetiska mångfald i alla "nya" träd. Genom evolutionära processer, trädpopulationer har redan många viktiga anpassningar till olika hot, och att förlora dem kan vara katastrofalt. Så även det snyggaste bioteknikträdet kommer i slutändan att bero på ett genomtänkt och medvetet avelsprogram för att säkerställa långsiktig överlevnad. Av dessa anledningar, National Academy of Sciences, Teknik, och medicinkommittén rekommenderar ökade investeringar inte bara i bioteknisk forskning, men också i trädförädling, skogsekologi och populationsgenetik.

Tillsynsutmaningar

Kommittén fann att U.S. Coordinated Framework for the Regulation of Biotechnology, som distribuerar federal tillsyn av biotekniska produkter bland byråer som EPA, USDA och FDA, är inte helt redo att överväga införandet av ett bioteknikträd för att förbättra skogens hälsa.

Mest uppenbart, Tillsynsmyndigheter har alltid krävt inneslutning av pollen och frön under biotekniska fältförsök för att undvika läckage av genetiskt material. Till exempel, den biotekniska kastanjen fick inte blomma för att säkerställa att transgena pollen inte skulle blåsa över landskapet under fältförsök. Men om bioteknikträd är avsedda att sprida sina nya egenskaper, via frön och pollen, att införa resistens mot skadedjur i landskap, då blir studier av vild reproduktion nödvändiga. Dessa är för närvarande inte tillåtna förrän ett bioteknikträd är helt avreglerat.

En annan brist i det nuvarande ramverket är att vissa bioteknikträd kanske inte kräver någon särskild granskning alls. USDA, till exempel, ombads att överväga en loblolly tall som var genetiskt modifierad för större trätäthet. Men eftersom USDA:s tillsynsmyndighet härrör från dess tillsyn över risker för växtskadegörare, den beslutade att den inte hade någon tillsynsbefogenhet över det bioteknikträdet. Liknande frågor kvarstår när det gäller organismer vars gener redigeras med hjälp av nya verktyg som CRISPR.

Kommittén noterade att amerikanska regler misslyckas med att främja en heltäckande hänsyn till skogarnas hälsa. Även om den nationella miljöpolitiska lagen ibland hjälper, Vissa risker och många potentiella fördelar kommer sannolikt inte att utvärderas. Detta är fallet för bioteknikträd såväl som andra verktyg för att motverka skadedjur och patogener, som träduppfödning, bekämpningsmedel och praxis för platsförvaltning.

Hur mäter man värdet på en skog?

National Academy of Sciences, Teknik, och medicinrapporten föreslår ett ramverk för "ekosystemtjänster" för att överväga de olika sätt som träd och skogar ger värde till människor. Dessa sträcker sig från utvinning av skogsprodukter till användning av skogar för rekreation till de ekologiska tjänster en skog tillhandahåller – vattenrening, artskydd och kollagring.

Kommittén medgav också att vissa sätt att värdera skogen inte passar in i ramverket för ekosystemtjänster. Till exempel, om skog av vissa ses ha "egenvärde, "då har de värde i sig själva, bortsett från hur människor värderar dem och kanske innebär en sorts moralisk skyldighet att skydda och respektera dem. Frågor om "vildhet" och "naturlighet" dyker också upp.

Vild natur?

Paradoxalt, ett bioteknikträd kan öka och minska vildheten. Om vildhet beror på brist på mänskligt ingripande, då kommer ett bioteknikträd att minska vildheten i en skog. Men kanske så skulle en konventionellt uppfödd, hybridträd som medvetet introducerades i ett ekosystem.

Vilket skulle minska vildheten mer – införandet av ett bioteknikträd eller utrotningen av en viktig trädart? Det finns inga rätt eller fel svar på dessa frågor, men de påminner oss om komplexiteten i beslut att använda teknik för att förbättra "naturen".

Denna komplexitet pekar på en viktig rekommendation från National Academies of Sciences, Teknik, och medicinrapport:dialog mellan experter, intressenter och samhällen om hur man värderar skog, bedöma riskerna och potentiella fördelarna med bioteknik, och förstå komplexa offentliga svar på eventuella ingripanden, inklusive de som involverar bioteknik. Dessa processer måste vara respektfulla, övervägande, transparent och inkluderande.

Sådana processer, till exempel en workshop för intressenter 2018 om bioteknisk kastanj, kommer inte att radera konflikter eller ens garantera konsensus, men de har potential att skapa insikt och förståelse som kan matas in i demokratiska beslut som bygger på expertkunskap och offentliga värderingar.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.