Alexander Vitkovski (alev_biz) wrote,
Alexander Vitkovski
alev_biz

Categories:

Может ли генная инженерия спасти исчезающие леса?

В сравнении с китайскими генетически модифицированными младенцами или амбициозными проектами по воссозданию вымершего вида — шерстистого мамонта — проект по использованию биотехнологических деревьев может показаться довольно скромным.

Может ли генная инженерия спасти исчезающие леса?

Хотя идея высаживать в лесах генетически модифицированные деревья, преследуя цель противодействовать угрозам здоровью лесов — это новая веха в истории биотехнологий. И хотя методы молекулярной биологии стали гораздо более совершенными, ещё ни одно генетически модифицированное растение не было выпущено в естественную среду, где оно могло бы распространяться без контроля человека. Биотехнологические деревья — генномодифицированные, то есть такие, гены которых были отредактированы, — предполагают именно это.



Ясно одно: нависающих над нашими лесами угроз много, а здоровье их экосистем ухудшается (статья переводная, об американских лесах, но ситуация легко экстраполируется и на другие территории). По оценке Лесной службы США (U.S. Forest Service) за 2012 год, около 7 процентов лесов по всем США могут потерять по меньшей мере четверть своей древесной растительности (tree vegetation) к 2027 году. Такая оценка может и не вызвать тревоги, но это значение на 40 процентов выше, чем предыдущее, полученное всего шесть лет назад.

В 2018 году по просьбе нескольких федеральных агентств США и Фонда лесного хозяйства и общин США (U.S. Endowment for Forestry and Communities) национальные академии — науки, инженерная и медицинская (National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine) — сформировали комиссию для «изучения потенциального использования биотехнологии для смягчения угроз здоровью деревьев в лесах». Экспертов, в том числе и меня, социолога-исследователя новых биотехнологий, попросили «дать определение экологическим, этическим и социальным аспектам использования биотехнологий в лесах, и разработать программу исследований для устранения пробелов в накопленных научных знаниях».

Члены нашей комиссии были представителями университетов, федеральных агентств и неправительственных организаций. Среди нас были специалисты целого ряда профилей: молекулярные биологи, экономисты, экологи леса, юристы, селекционеры деревьев, этики, популяционные генетики и социологи. Мнения всех этих специалистов были необходимы для рассмотрения множества аспектов и задач, связанных с использованием биотехнологий для улучшения здоровья лесов.

Может ли генная инженерия спасти исчезающие леса?
Из-за насекомых и болезней деревья на территории более 80 миллионов акров (>32 млн гектаров) находятся под угрозой потери минимум 25% древесной растительности в период до 2027 года.

Кризис лесов США


Изменение климата — это только верхушка айсберга. В лесах наблюдается повышение температур, засухи и нарастающее количество вредителей. По мере того, как люди и товары перемещаются по всему земному шару, ещё больше насекомых и патогенных микроорганизмов проникают в наши леса.

Мы остановились на четырёх кейсах, с помощью которых проиллюстрируем широту угроз лесу. Изумрудная узкотелая златка (Agrilus planipennis) пришла из Азии, и от неё гибнут пять видов ясеней. Её впервые обнаружили в США в 2002 году, а к маю 2018 года она уже была распространена в 31 штате. Белокорую сосну, основной вид деревьев на высокогорных территориях США и Канады, атакует характерный для данной территории горный сосновый лубоед (Dendroctonus ponderosae), а также завезённый извне грибок. Более половины белокорых сосен северной части США и Канады — погибло.

Может ли генная инженерия спасти исчезающие леса?
Изумрудная узкотелая златка на ясене.

Тополя — это деревья, важные для прибрежных экосистем и для лесной промышленности. Местный грибковый патоген, Septoria musiva, начал распространяться на запад, поражая естественные популяции волосистоплодных тополей в лесах на северо-западе тихоокеанского побережья, а также интенсивно культивируемый в Онтарио гибридный тополь. А печально известный Cryphonectria parasitica, грибок-губитель каштанов, случайно завезённый из Азии в Северную Америку в конце 1800-х годов, уничтожил миллиарды американских каштанов.

Могут ли биотехнологии помочь? И должны ли?

Может ли генная инженерия спасти исчезающие леса?
Следы на дереве, оставленные изумрудной узкотелой златкой.

Всё сложно


Несмотря на то, что существует множество потенциальных применений биотехнологий для спасения леса, как, например, создание генномодифицированных насекомых-вредителей, предназначенных для снижения численности их собственных популяций, мы хотели бы остановиться именно на биотех-деревьях, которые могли бы противостоять вредителям и патогенам. С помощью методов генной инженерии исследователи могут вводить в ДНК деревьев гены из разных видов, родственных или нет, которые будут помогать дереву хорошо переносить насекомых-вредителей и грибки или же бороться с ними.

Предположение, что гул и энтузиазм вокруг генного редактирования поможет обеспечить быстрое, простое и дешёвое решение всех этих проблем — очень заманчиво. Но создать биотех-деревья будет непросто. Деревья — большие и долгоживущие, а это значит, что исследования на предмет долговечности и стабильности [генетически] введённого признака будут дорогими и займут десятилетия или даже больше. А ещё мы не знаем о геномах деревьев, больших и сложных, столько же, сколько знаем о «любимчиках» лабораторных исследований — мухах-дрозофилах и резуховидке, родственнице горчицы.

Вдобавок, поскольку деревья должны прожить долгий срок, а поэтому приспосабливаться к изменяющимся условиям, важно сохранить существующее множество генов и включать его в любое «новое» дерево. В процессе эволюции популяции деревьев приобрели множество важных адаптаций к различным неблагоприятным условиям, и их потеря может быть катастрофической для них. То есть, длительность жизни даже самого вычурного биотех-дерева будет, в конечном счёте, зависеть от продуманности и спланированности программы селекции. Именно поэтому комиссия, образованная национальными академиями — наук, инженерной и медицинской — рекомендует наращивать инвестиции не только в исследования биотехнологий, но также и в исследования селекции деревьев, экологию лесов и популяционную генетику.

Проблемы надзора/контроля


Комиссия обнаружила, что Федеральная координационная структура для регуляции в области биотехнологии США (Coordinated Framework for Regulation of Biotechnology), которая распределяет ответственность федерального надзора за продуктами биотехнологии между такими структурами как Агентство по охране окружающей среды США (Environmental Protection Agency, EPA), Министерство сельского хозяйства США (United States Department of Agriculture, USDA) и Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (Food and Drug Administration, FDA), не совсем готово рассмотреть вопрос о внедрении биотех-деревьев для улучшения здоровья лесов.

Как и следовало ожидать, регулирующие агентства всегда требовали, чтобы распространение пыльцы и семян во время биотехнологических полевых испытаний сдерживалось — чтобы избежать утечки генетического материала. Например, не разрешалось допускать биотехнологический каштан до цветения — чтобы гарантировать, что «трансгенная» пыльца не улетит на другие поля во время испытаний. Но если мы хотим, чтобы биотех-деревья распространяли свои свойства устойчивости к вредителям через семена и пыльцу, то потребуется провести исследования размножения в дикой среде. В настоящее время таковые не разрешены, и не будут, пока барьеры в законодательстве по биотехнологическим деревьям не будет полностью устранены.

Другой недостаток существующей законодательной структуры — это то, что некоторым биотех-деревьям может вообще не требоваться никаких специальных отзывов. Например, в Министерство сельского хозяйства США поступило предложение рассмотреть ладанную сосну, генетически спроектированную таким образом, чтобы повысить плотность её древесины. Но регулятивная структура этого министерства [в своих выводах] исходит из позиций контроля рисков, связанных с вредителями. Поэтому было принято решение, что у неё нет никаких регулятивных полномочий относительно этого биотехнологического дерева. Подобные вопросы остаются открытыми и в отношении организмов, генетических модифицированных с помощью новых инструментов, таких как CRISPR.

Семья Джеймса и Кэролайн Шелтон
Семья Джеймса и Кэролайн Шелтон (James and Caroline Shelton) позирует у большого мёртвого каштана в Тремонт-Фолс, штат Теннесси (Tremont Falls, Tennessee), 1920-е годы.

Комиссия отметила, что законодательство США не способствует вдумчивому рассмотрению состояния здоровья лесов. Закон о национальной политике в области охраны окружающей среды (National Environmental Policy Act) иногда справляется с этой задаче лучше. Но некоторые конкретные риски, как и многие потенциальные выгоды, вряд ли будут учтены. Так происходит и с биотех-деревьями, и с другими инструментами по борьбе с вредителями и патогенными микроорганизмами (селекцией деревьев, пестицидами и методиками управления земельными участками [site management practices]).

Как измерить ценность леса?


Национальные академии в своём докладе предлагают концепцию «экосистемных услуг», согласно которой можно оценивать полезность деревьев и леса для людей. А она разнообразная — включает и использование лесной продукции, и использование лесов как рекреационных зон, и использование экологических свойств леса, таких как очистка воды, защита видов и хранение углерода.

Комиссия также признала, что некоторые способы оценки пользы леса не вписываются в концепцию экосистемных услуг. Например, некоторые считают, что леса имеют «внутреннюю ценность», что они ценны сами по себе, вне зависимости от того, ценят их люди или нет. Это, возможно, подразумевает наличие своего рода морального обязательства защищать их и уважительно относиться к ним. На первый план выходят такие вопросы, как: является ли природа дикой и «естественной»?

«Дикая» природа?


Как ни парадоксально, биотех-деревья могут и увеличить, и уменьшить «дикость» леса. Если дикость подразумевает отсутствие вмешательства человека, то биотех-деревья её уменьшат. Но тогда и обычные деревья, полученные в результате селекции и преднамеренно внедрённые в экосистему, тоже уменьшают «дикость».

Что больше уменьшит «дикость» природы — внедрение биотех-деревьев или истребление важных пород деревьев? На такие вопросы нет правильных или неправильных ответов. Но они напоминают нам о том, как сложно принимать решения про использование технологий для «улучшения» «природы».

Вся эта сложность указывает на важность ключевой рекомендации доклада национальных академий — о необходимости диалога, в котором участвовали бы эксперты, заинтересованные стороны и сообщества — о том, как оценивать леса, риски и потенциальные выгоды применения биотехнологии и понимать сложные реакции общественности на любые потенциальные вмешательства, в том числе биотехнологические. Эти процессы должны носить уважительный, совещательный, прозрачный и инклюзивный характер.

Такие мероприятия, как семинар для заинтересованных сторон по биотех-каштанам, прошедший в 2018 году, не смогут устранить конфликт мнений или гарантировать консенсус. Но они могут способствовать лучшему пониманию и инсайтам, которые, в свою очередь, могут стать почвой для демократических решений, основанных на экспертных знаниях и общественных ценностях.

Автор: Джейсон Делборн, Перевод: Александра «Renoire» Алексеева





Ссылка на источник

Tags: биология, биотехнология, генная инженерия, исследования, экология
Subscribe

Posts from This Journal “биотехнология” Tag

Buy for 20 tokens
Что изучает социальная антропология? Почему противопоставление «природы» и «культуры», считавшееся базовым со времен Клода Леви-Стросса, перестало работать? В каком смысле люди всю жизнь играют самих себя, как человеку в повседневной жизни помогают фантомные объекты и почему с точки зрения…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 2 comments