L'ingegneria genetica può salvare le foreste che scompaiono?

Rispetto a bambini geneticamente modificati in Cina e progetti ambiziosi da salvare mammut lanosi dall'estinzione, gli alberi biotecnologici potrebbero sembrare piuttosto tranquilli.

Ma il rilascio di alberi geneticamente modificati nelle foreste per contrastare le minacce alla salute delle foreste rappresenta una nuova frontiera della biotecnologia. Anche se le tecniche della biologia molecolare sono avanzate, gli umani non hanno ancora rilasciato una pianta geneticamente modificata che è destinata a diffondersi e persistere in un ambiente non gestito. Gli alberi biotecnologici - geneticamente modificati o modificati geneticamente - offrono proprio questa possibilità.

Una cosa è chiara: le minacce che affliggono le nostre foreste sono molte e la salute di questi ecosistemi sta peggiorando. Una valutazione 2012 da parte del Servizio Forestale degli Stati Uniti ha stimato che quasi 7 percentuale di foreste a livello nazionale rischiano di perdere almeno un quarto della loro vegetazione arboree da 2027. Questa stima potrebbe non sembrare troppo preoccupante, ma è 40 superiore rispetto alla stima precedente fatta solo sei anni prima.

In 2018, su richiesta di diverse agenzie federali degli Stati Uniti e il Dotazione statunitense per le foreste e le comunità, le Accademie nazionali di scienze, ingegneria e medicina formato un comitato per "esaminare il potenziale utilizzo di la biotecnologia per mitigare le minacce alla salute degli alberi forestali. ”Esperti, incluso me, a scienziato sociale incentrato sulle biotecnologie emergenti, è stato chiesto di "identificare le implicazioni ecologiche, etiche e sociali della diffusione della biotecnologia nelle foreste e sviluppare un programma di ricerca per colmare le lacune nella conoscenza".

I membri del nostro comitato provenivano da università, agenzie federali e organizzazioni non governative e rappresentavano una serie di discipline: biologia molecolare, economia, ecologia forestale, giurisprudenza, allevamento di alberi, etica, genetica delle popolazioni e sociologia. Tutte queste prospettive erano importanti per considerare i molti aspetti e le sfide dell'uso della biotecnologia per migliorare la salute delle foreste.

Una crisi nelle foreste degli Stati Uniti

Il cambiamento climatico è solo la punta dell'iceberg. Le foreste affrontano temperature più elevate e siccità e altri parassiti. Mentre merci e persone si muovono in tutto il mondo, ancora più insetti e agenti patogeni fanno l'autostop nelle nostre foreste.

Ci siamo concentrati su quattro casi di studio per illustrare l'ampiezza delle minacce alle foreste. Il piralide smeraldo è arrivato dall'Asia e causa gravi mortalità in cinque specie di frassini. Rilevato per la prima volta sul suolo americano in 2002, si era diffuso agli stati 31 a partire da maggio 2018. Il pino bianco, una chiave di volta e una specie fondamentale nelle alte quote degli Stati Uniti e del Canada, è attaccato dallo scarafaggio del pino montano e da un fungo introdotto. Più della metà del pino bianco degli Stati Uniti e del Canada è morto.

Gli alberi di pioppo sono importanti per gli ecosistemi ripariali e per l'industria dei prodotti forestali. Un agente patogeno fungino nativo, La musica di Septoria, Ha iniziato a spostarsi verso ovest, attaccando popolazioni naturali di cotone nero nelle foreste del Pacifico nord-occidentale e pioppo ibrido coltivato intensivamente in Ontario. E la famigerata peronospora della castagna, un fungo introdotto casualmente dall'Asia al Nord America nel tardo 1800, spazzò via miliardi di Castagni americani.

Le biotecnologie possono venire in soccorso? Dovrebbe?

È complicato

Sebbene ci siano molte potenziali applicazioni della biotecnologia nelle foreste, come la protezione genetica da insetti nocivi per la loro popolazione, ci siamo concentrati in particolare sugli alberi biotech che potrebbero resistere a parassiti e agenti patogeni. Attraverso l'ingegneria genetica, ad esempio, i ricercatori potrebbero inserire geni, da una specie simile o non correlata, che aiutano un albero a tollerare o combattere un insetto o un fungo.

È allettante supporre che il ronzio e l'entusiasmo per l'editing genetico garantiranno soluzioni rapide, facili ed economiche a questi problemi. Ma realizzare un albero biotecnologico non sarà facile. Gli alberi sono grandi e di lunga durata, il che significa che la ricerca per testare la durabilità e la stabilità di un tratto introdotto sarà costosa e richiederà decenni o più. Inoltre non sappiamo quasi altrettanto del complesso ed enorme genoma degli alberi, rispetto ai favoriti del laboratorio come i moscerini della frutta e la pianta della senape, Arabidopsis.

Inoltre, poiché gli alberi devono sopravvivere nel tempo e adattarsi ai mutevoli ambienti, è essenziale preservare e integrare la loro diversità genetica esistente in qualsiasi "nuovo" albero. Attraverso i processi evolutivi, le popolazioni di alberi hanno già molti adattamenti importanti a varie minacce e perdere quelle potrebbe essere disastroso. Quindi anche l'albero delle biotecnologie più elegante dipenderà in definitiva da un programma di allevamento ponderato e deliberato per garantire la sopravvivenza a lungo termine. Per questi motivi, il comitato delle Accademie nazionali delle scienze, dell'ingegneria e della medicina raccomanda di aumentare gli investimenti non solo nella ricerca biotecnologica, ma anche nell'allevamento degli alberi, nell'ecologia forestale e nella genetica delle popolazioni.

Sfide di supervisione

Il comitato ha scoperto che gli Stati Uniti Quadro coordinato per la regolamentazione della biotecnologia, che distribuisce la supervisione federale dei prodotti biotecnologici tra agenzie come EPA, USDA e FDA, non è del tutto pronto a prendere in considerazione l'introduzione di un albero biotecnologico per migliorare la salute delle foreste.

Ovviamente, i regolatori hanno sempre richiesto il contenimento di polline e semi durante le prove sul campo biotech per evitare la fuga di materiale genetico. Ad esempio, il castagna biotech non è stato permesso di fiorire per garantire che il polline transgenico non soffiasse attraverso il paesaggio durante le prove sul campo. Ma se gli alberi delle biotecnologie sono destinati a diffondere i loro nuovi tratti, attraverso semi e polline, per introdurre la resistenza ai parassiti nei paesaggi, allora saranno necessari studi sulla riproduzione selvaggia. Questi non sono attualmente consentiti fino a quando un albero biotech non è completamente liberalizzato.

Un altro difetto del quadro attuale è che alcuni alberi biotecnologici potrebbero non richiedere alcuna revisione speciale. All'USDA, ad esempio, è stato chiesto di prendere in considerazione un pino smussato che è stato geneticamente modificato per una maggiore densità del legno. Ma poiché l'autorità di regolamentazione dell'USDA deriva dalla sua supervisione dei rischi fitosanitari, ha deciso di farlo non aveva alcuna autorità di regolamentazione su quell'albero biotecnologico. Rimangono domande simili riguardo agli organismi i cui geni sono modificati usando nuovi strumenti come CRISPR.

Il comitato ha osservato che i regolamenti statunitensi non riescono a promuovere una considerazione globale della salute delle foreste. sebbene il Legge sulla politica ambientale nazionale a volte aiuta, alcuni rischi e molti potenziali benefici sono improbabili da valutare. Questo è il caso degli alberi biotecnologici e di altri strumenti per contrastare parassiti e patogeni, come la riproduzione di alberi, i pesticidi e le pratiche di gestione dei siti.

Come si misura il valore di una foresta?

Il rapporto National Academies of Sciences, Engineering and Medicine suggerisce un quadro di "servizi ecosistemici" per considerare i vari modi in cui alberi e foreste forniscono valore agli esseri umani. Questi vanno dall'estrazione di prodotti forestali all'uso di foreste per attività ricreative ai servizi ecologici forniti da una foresta: depurazione delle acque, protezione delle specie e stoccaggio del carbonio.

Il comitato ha anche riconosciuto che alcuni modi di valutare la foresta non si adattano al quadro dei servizi ecosistemici. Ad esempio, se alcuni vedono che le foreste hanno “valore intrinseco”, allora hanno valore in sé e per sé, a prescindere dal modo in cui gli umani le valutano e forse implicano una sorta di obbligo morale di proteggerle e rispettarle. Esistono anche problemi di "natura selvaggia" e "naturalezza".

Natura selvaggia?

Paradossalmente, un albero biotecnologico potrebbe aumentare e diminuire la natura selvaggia. Se la wildness dipende da una mancanza di intervento umano, allora un albero biotech ridurrà la natura selvaggia di una foresta. Ma forse lo sarebbe anche un albero ibrido, allevato in modo convenzionale, che è stato deliberatamente introdotto in un ecosistema.

Cosa ridurrebbe di più la natura selvaggia: l'introduzione di un albero biotecnologico o l'eradicazione di un'importante specie di albero? Non ci sono risposte giuste o sbagliate a queste domande, ma ci ricordano la complessità delle decisioni di usare la tecnologia per migliorare la "natura".

Questa complessità indica una raccomandazione chiave del rapporto National Academies of Sciences, Engineering and Medicine: dialogo tra esperti, parti interessate e comunità su come valorizzare le foreste, valutare i rischi e i potenziali benefici della biotecnologia e comprendere risposte pubbliche complesse a qualsiasi potenziale interventi, compresi quelli che riguardano la biotecnologia. Questi processi devono essere rispettosi, deliberativi, trasparenti e inclusivi.

Tali processi, come a Workshop 2018 per le parti interessate sulla castagna biotech, non cancella il conflitto o garantisce il consenso, ma ha il potenziale per creare intuizioni e comprensione che possono alimentare decisioni democratiche che sono informate da conoscenze specialistiche e valori pubblici.The Conversation

Autore: Jason A. Delborne, Professore associato di Scienza, politica e società nel dipartimento delle risorse forestali e ambientali, North Carolina State University

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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