Cây công nghệ sinh học biến đổi gen có thể là chìa khóa để cứu rừng của Mỹ

So với các em bé được chỉnh sửa gen ở Trung Quốc và các dự án đầy tham vọng để giải cứu voi ma mút khỏi sự tuyệt chủng, cây công nghệ sinh học nghe có vẻ khá thuần phục.

Nhưng việc thả cây biến đổi gen vào rừng để chống lại các mối đe dọa đối với sức khỏe rừng là một biên giới mới trong công nghệ sinh học. Ngay cả khi các kỹ thuật sinh học phân tử đã tiến bộ, con người vẫn chưa phát hành một nhà máy biến đổi gen có ý định lây lan và tồn tại trong một môi trường không được quản lý. Cây công nghệ sinh học - biến đổi gen hoặc chỉnh sửa gen - cung cấp khả năng đó.

Một điều rõ ràng: Các mối đe dọa đối với các khu rừng của chúng ta rất nhiều và sức khỏe của các hệ sinh thái này ngày càng tồi tệ. Một đánh giá năm 2012 của Cục Lâm nghiệp Hoa Kỳ ước tính rằng gần bảy phần trăm rừng trên toàn quốc có nguy cơ mất ít nhất một phần tư thảm thực vật vào năm 2027. Ước tính này có thể không quá đáng lo ngại, nhưng cao hơn 40% so với ước tính trước đó thực hiện chỉ sáu năm trước đó.

Năm 2018, theo yêu cầu của một số cơ quan liên bang Hoa Kỳ và Cơ quan Lâm nghiệp và Cộng đồng Hoa Kỳ, Viện Hàn lâm Khoa học, Kỹ thuật và Y học Quốc gia đã thành lập một ủy ban để kiểm tra việc sử dụng công nghệ sinh học tiềm năng để giảm thiểu các mối đe dọa đối với sức khỏe của cây rừng. Các chuyên gia, bao gồm cả tôi, một nhà khoa học xã hội tập trung vào công nghệ sinh học mới nổi, đã được yêu cầu để xác định ý nghĩa sinh thái, đạo đức và xã hội của việc triển khai công nghệ sinh học trong rừng và phát triển một chương trình nghiên cứu để giải quyết các lỗ hổng kiến ​​thức.

Các thành viên ủy ban của chúng tôi đến từ các trường đại học, cơ quan liên bang và các tổ chức phi chính phủ và đại diện cho một loạt các ngành: sinh học phân tử, kinh tế, sinh thái rừng, luật, nhân giống cây, đạo đức, di truyền dân số và xã hội học. Tất cả các quan điểm này đều quan trọng để xem xét nhiều khía cạnh và thách thức của việc sử dụng công nghệ sinh học để cải thiện sức khỏe rừng.

Một cuộc khủng hoảng trong rừng Mỹ

Biến đổi khí hậu chỉ là phần nổi của tảng băng chìm. Rừng phải đối mặt với nhiệt độ cao hơn và hạn hán và nhiều sâu bệnh hơn. Khi hàng hóa và con người di chuyển trên toàn cầu, thậm chí nhiều côn trùng và mầm bệnh đã quá giang vào rừng của chúng ta.

Chúng tôi tập trung vào bốn nghiên cứu điển hình để minh họa bề rộng của các mối đe dọa rừng. Sâu đục thân tro ngọc lục bảo đến từ châu Á và gây tử vong nghiêm trọng ở năm loài cây tro. Lần đầu tiên được phát hiện trên đất Mỹ vào năm 2002, nó đã lan rộng tới 31 tiểu bang vào tháng 5 năm 2018. Cây thông trắng, một loại đá chính và các loài cơ sở ở độ cao cao của Hoa Kỳ và Canada, đang bị tấn công bởi bọ cánh cứng bản địa và một loại nấm được giới thiệu. Hơn một nửa số thông trắng ở miền bắc Hoa Kỳ và Canada đã chết.

Cây dương rất quan trọng đối với hệ sinh thái ven sông cũng như đối với ngành lâm sản. Một mầm bệnh nấm bản địa, Septoria musiva, đã bắt đầu di chuyển về phía tây, tấn công các quần thể cây bông đen tự nhiên trong các khu rừng Tây Bắc Thái Bình Dương và cây dương lai được trồng thâm canh ở Ontario. Và hạt dẻ khét tiếng, một loại nấm vô tình được đưa từ châu Á đến Bắc Mỹ vào cuối những năm 1800, đã quét sạch hàng tỷ cây hạt dẻ Mỹ.

Công nghệ sinh học có thể đến để giải cứu? Có nên không?

Nó phức tạp lắm

Mặc dù có nhiều ứng dụng tiềm năng của công nghệ sinh học trong rừng, chẳng hạn như các loài côn trùng gây hại di truyền để triệt tiêu quần thể của chúng, chúng tôi tập trung đặc biệt vào các cây công nghệ sinh học có thể chống lại sâu bệnh và mầm bệnh. Thông qua kỹ thuật di truyền, ví dụ, các nhà nghiên cứu có thể chèn gen, từ một loài tương tự hoặc không liên quan, giúp cây chịu đựng hoặc chống lại côn trùng hoặc nấm.

Thật hấp dẫn khi cho rằng sự hào hứng và nhiệt tình trong việc chỉnh sửa gen sẽ đảm bảo các giải pháp nhanh chóng, dễ dàng và rẻ tiền cho những vấn đề này. Nhưng làm một cây công nghệ sinh học sẽ không dễ dàng. Cây rất lớn và sống lâu, điều đó có nghĩa là nghiên cứu để kiểm tra độ bền và tính ổn định của một đặc điểm được giới thiệu sẽ tốn kém và mất nhiều thập kỷ hoặc lâu hơn. Chúng tôi cũng không biết nhiều về bộ gen cây phức tạp và to lớn, so với các mục yêu thích trong phòng thí nghiệm như ruồi giấm và cây mù tạt, Arabidopsis.

Ngoài ra, do cây cần tồn tại theo thời gian và thích nghi với môi trường thay đổi, nên việc bảo tồn và kết hợp sự đa dạng di truyền hiện có của chúng vào bất kỳ cây mới nào của Hồi là điều cần thiết. Thông qua các quá trình tiến hóa, quần thể cây đã có nhiều sự thích nghi quan trọng đối với các mối đe dọa khác nhau và việc mất chúng có thể là thảm họa. Vì vậy, ngay cả cây công nghệ sinh học huyền ảo nhất cuối cùng cũng sẽ phụ thuộc vào một chương trình nhân giống chu đáo và có chủ ý để đảm bảo sự tồn tại lâu dài. Vì những lý do này, Ủy ban Khoa học, Kỹ thuật và Y học Quốc gia khuyến nghị đầu tư tăng cường không chỉ trong nghiên cứu công nghệ sinh học, mà còn trong nhân giống cây, sinh thái rừng và di truyền dân số.

Thử thách giám sát

Ủy ban nhận thấy Khung phối hợp của Hoa Kỳ về Quy chế Công nghệ sinh học, phân phối giám sát liên bang các sản phẩm công nghệ sinh học giữa các cơ quan như EPA, USDA và FDA, chưa được chuẩn bị đầy đủ để xem xét việc giới thiệu cây công nghệ sinh học để cải thiện sức khỏe rừng.

Rõ ràng nhất, các cơ quan quản lý luôn yêu cầu ngăn chặn phấn hoa và hạt giống trong các thử nghiệm công nghệ sinh học để tránh sự thoát ra khỏi vật liệu di truyền. Ví dụ, hạt dẻ công nghệ sinh học không được phép ra hoa để đảm bảo rằng phấn hoa chuyển gen sẽ thổi qua cảnh quan trong các thử nghiệm thực địa. Nhưng nếu cây công nghệ sinh học có ý định lan truyền những đặc điểm mới của chúng, thông qua hạt và phấn hoa, để giới thiệu tính kháng sâu bệnh trên các cảnh quan, thì các nghiên cứu về sinh sản hoang dã sẽ là cần thiết. Chúng hiện không được phép cho đến khi một cây công nghệ sinh học được bãi bỏ hoàn toàn.

Một thiếu sót khác của khung hiện tại là một số cây công nghệ sinh học có thể không yêu cầu bất kỳ đánh giá đặc biệt nào cả. Ví dụ, USDA đã được yêu cầu xem xét một cây thông nhỏ được biến đổi gen để có mật độ gỗ lớn hơn. Nhưng vì cơ quan quản lý của USDA, bắt nguồn từ việc giám sát các rủi ro dịch hại thực vật, nó đã quyết định rằng họ không có bất kỳ cơ quan quản lý nào đối với cây công nghệ sinh học đó. Các câu hỏi tương tự vẫn liên quan đến các sinh vật có gen được chỉnh sửa bằng các công cụ mới như CRISPR.

Ủy ban lưu ý rằng các quy định của Hoa Kỳ không thúc đẩy việc xem xét toàn diện về sức khỏe rừng. Mặc dù Đạo luật Chính sách Môi trường Quốc gia đôi khi có ích, một số rủi ro và nhiều lợi ích tiềm năng khó có thể được đánh giá. Đây là trường hợp của cây công nghệ sinh học cũng như các công cụ khác để chống lại sâu bệnh và mầm bệnh, chẳng hạn như nhân giống cây, thuốc trừ sâu và thực hành quản lý trang web.

Làm thế nào để bạn đo lường giá trị của một khu rừng?

Báo cáo của Viện Hàn lâm Khoa học, Kỹ thuật và Y học Quốc gia cho thấy khuôn khổ dịch vụ hệ sinh thái của YouTube để xem xét các cách khác nhau mà cây và rừng mang lại giá trị cho con người. Chúng bao gồm từ khai thác lâm sản đến sử dụng rừng để giải trí đến các dịch vụ sinh thái mà rừng cung cấp - lọc nước, bảo vệ loài và lưu trữ carbon.

Ủy ban cũng thừa nhận rằng một số cách định giá rừng không phù hợp với khung dịch vụ hệ sinh thái. Ví dụ, nếu một số người nhìn thấy rừng có giá trị nội tại, thì họ có giá trị và bản thân họ, ngoài cách con người coi trọng họ và có lẽ ngụ ý một loại nghĩa vụ đạo đức để bảo vệ và tôn trọng họ. Các vấn đề về sự hoang dã của người Hồi giáo

Thiên nhiên hoang dã?

Nghịch lý thay, một cây công nghệ sinh học có thể tăng và giảm độ hoang dã. Nếu sự hoang dã phụ thuộc vào sự thiếu sự can thiệp của con người, thì một cây công nghệ sinh học sẽ làm giảm sự hoang dã của một khu rừng. Nhưng có lẽ như vậy, một cây lai được quy ước sẽ được đưa vào hệ sinh thái một cách có chủ ý.

Điều này sẽ làm giảm sự hoang dã nhiều hơn - sự ra đời của một cây công nghệ sinh học hoặc sự xóa sổ của một loài cây quan trọng? Không có câu trả lời đúng hay sai cho những câu hỏi này, nhưng chúng nhắc nhở chúng ta về sự phức tạp của các quyết định sử dụng công nghệ để nâng cao bản chất của Hồi giáo.

Sự phức tạp này chỉ ra một khuyến nghị chính của báo cáo của Viện Hàn lâm Khoa học, Kỹ thuật và Y học Quốc gia: đối thoại giữa các chuyên gia, các bên liên quan và cộng đồng về cách định giá rừng, đánh giá rủi ro và lợi ích tiềm năng của công nghệ sinh học và hiểu các phản ứng phức tạp của công chúng đối với bất kỳ tiềm năng nào can thiệp, bao gồm cả những người liên quan đến công nghệ sinh học. Các quy trình này cần phải được tôn trọng, cân nhắc, minh bạch và bao gồm.

Các quy trình như hội thảo các bên liên quan năm 2018 về hạt dẻ công nghệ sinh học sẽ không xóa được xung đột hoặc thậm chí đảm bảo sự đồng thuận, nhưng chúng có khả năng tạo ra cái nhìn sâu sắc và hiểu biết có thể đưa ra các quyết định dân chủ được thông tin bởi kiến ​​thức chuyên môn và giá trị công cộng.

Bài viết này ban đầu được xuất bản trên Cuộc trò chuyện của Jason A. Delborne. Đọc văn bản gôc ở đây.