Im Vergleich zu genedierte Babys in China und ehrgeizige Projekte zur Rettung wollige Mammuts Biotech-Bäume mögen sich nach dem Aussterben ziemlich zahm anhören.

Die Freisetzung gentechnisch veränderter Bäume in die Wälder, um der Bedrohung der Waldgesundheit entgegenzuwirken, ist jedoch eine neue Grenze der Biotechnologie. Obwohl sich die Techniken der Molekularbiologie weiterentwickelt haben, hat der Mensch noch keine gentechnisch veränderte Pflanze freigesetzt, die sich in einer nicht verwalteten Umgebung ausbreiten und halten soll. Biotech-Bäume - gentechnisch oder gentechnisch bearbeitet - bieten genau diese Möglichkeit.

Eines ist klar: Es gibt viele Bedrohungen für unsere Wälder, und die Gesundheit dieser Ökosysteme wird immer schlechter. Eine 2012-Bewertung des US Forest Service schätzte das fast 7 Prozent der Wälder landesweit die Gefahr besteht, dass mindestens ein Viertel ihrer Baumvegetation durch 2027 verloren geht. Diese Schätzung klingt vielleicht nicht allzu besorgniserregend, liegt aber 40 Prozent höher als die vor nur sechs Jahren gemachte Schätzung.

In 2018, auf Antrag mehrerer US-Bundesbehörden und der US-Stiftung für Forstwirtschaft und Gemeinden, der Nationale Akademien für Wissenschaft, Technik und Medizin ein Gremium gebildet, um "die potenzielle Nutzung von Biotechnologie, um Bedrohungen für die Gesundheit von Waldbäumen abzumildern. ”Experten, einschließlich mir, a Sozialwissenschaftler konzentrierte sich auf neu entstehende Biotechnologienwurden gebeten, "die ökologischen, ethischen und sozialen Auswirkungen des Einsatzes von Biotechnologie in Wäldern zu identifizieren und eine Forschungsagenda zu entwickeln, um Wissenslücken zu schließen."

Unsere Ausschussmitglieder kamen aus Universitäten, Bundesbehörden und NGOs und vertraten eine Reihe von Disziplinen: Molekularbiologie, Ökonomie, Waldökologie, Recht, Baumzucht, Ethik, Populationsgenetik und Soziologie. Alle diese Perspektiven waren wichtig, um die vielen Aspekte und Herausforderungen des Einsatzes der Biotechnologie zur Verbesserung der Waldgesundheit zu berücksichtigen.

Eine Krise in den US-Wäldern

Der Klimawandel ist nur die Spitze des Eisbergs. Wälder sind höheren Temperaturen und Dürren und mehr Schädlingen ausgesetzt. Wenn sich Güter und Menschen auf der ganzen Welt bewegen, stoßen noch mehr Insekten und Krankheitserreger in unsere Wälder.

Wir haben uns auf vier Fallstudien konzentriert, um die Breite der Waldbedrohungen zu veranschaulichen. Der Smaragd-Aschenbohrer kam aus Asien und verursacht bei fünf Eschenarten eine hohe Sterblichkeit. Zunächst in US-amerikanischem Boden in 2002 entdeckt, hatte es sich seit Mai 31 in 2018-Staaten verbreitet. Whitebark-Kiefer, ein Schlüsselstein und Grundfischart in hohen Lagen der USA und Kanadas, wird vom einheimischen Latschenkäfer und einem eingeführten Pilz befallen. Über die Hälfte der Weißkiefern-Kiefer in den nördlichen USA und Kanada ist gestorben.

Pappelbäume sind sowohl für die Ökosysteme der Anrainerstaaten als auch für die Forstindustrie wichtig. Ein nativer Pilz-Erreger, Septoria musiva, begann sich nach Westen zu bewegen und attackierte natürliche Populationen von schwarzem Pappelholz in den Wäldern des pazifischen Nordwestens und intensiv angebaute Hybridpappeln in Ontario. Und die berüchtigte Kastanienfäule, ein Pilz, der in den späten 1800s versehentlich aus Asien nach Nordamerika eingeführt wurde, löschte Milliarden von Menschen aus Amerikanische Kastanienbäume.

Kann Biotech zur Rettung kommen? Sollte es?

Es ist kompliziert

Obwohl es viele potenzielle Anwendungen der Biotechnologie in Wäldern gibt, z. B. durch gentechnische Entwicklung von Insektenschädlingen, um deren Populationen zu unterdrücken, konzentrierten wir uns speziell auf Biotech-Bäume, die gegen Schädlinge und Krankheitserreger resistent sind. Durch die Gentechnik könnten Forscher beispielsweise Gene einer ähnlichen oder nicht verwandten Art einfügen, die einem Baum helfen, Insekten oder Pilze zu tolerieren oder zu bekämpfen.

Es ist verlockend anzunehmen, dass die Begeisterung und die Begeisterung für die Gen-Bearbeitung schnelle, einfache und kostengünstige Lösungen für diese Probleme garantieren. Aber einen Biotech-Baum zu bauen wird nicht einfach sein. Bäume sind groß und langlebig, was bedeutet, dass Forschung zum Testen der Haltbarkeit und Stabilität eines eingeführten Merkmals teuer sein wird und Jahrzehnte oder länger dauern wird. Wir wissen auch nicht annähernd so viel über die komplexen und enormen Genome von Bäumen im Vergleich zu Labor-Favoriten wie Fruchtfliegen und Senfpflanzen. Arabidopsis.

Da Bäume im Laufe der Zeit überleben und sich an veränderte Umgebungen anpassen müssen, ist es außerdem wichtig, ihre vorhandene genetische Vielfalt in jeden „neuen“ Baum zu erhalten und zu integrieren. Durch evolutionäre Prozesse haben Baumpopulationen bereits viele wichtige Anpassungen an verschiedene Bedrohungen, deren Verlust katastrophal sein kann. Daher hängt auch der ausgefallenste Biotech-Baum letztendlich von einem durchdachten und gezielten Zuchtprogramm ab, um ein langfristiges Überleben zu gewährleisten. Aus diesen Gründen empfiehlt das Komitee der Nationalen Akademien der Wissenschaften, der Ingenieurwissenschaften und der Medizin die Erhöhung der Investitionen nicht nur in die Biotechnologieforschung, sondern auch in die Baumzucht, die Waldökologie und die Populationsgenetik.

Herausforderungen im Überblick

Das Komitee stellte fest, dass die USA Koordinierter Rahmen für die Regulierung der BiotechnologieDas Unternehmen, das die Aufsichtsbehörde für Biotechnologieprodukte zwischen Behörden wie EPA, USDA und FDA verteilt, ist nicht in vollem Umfang bereit, die Einführung eines Biotech-Baums zur Verbesserung der Waldgesundheit in Erwägung zu ziehen.

Offensichtlich haben die Regulierungsbehörden während Biotech-Feldversuchen immer die Eindämmung von Pollen und Samen gefordert, um das Entweichen von genetischem Material zu verhindern. Zum Beispiel die Biotech-Kastanie durfte nicht blühen, um sicherzustellen, dass transgene Pollen während Feldversuchen nicht über die Landschaft wehten. Wenn Biotech-Bäume jedoch ihre neuen Merkmale über Samen und Pollen verbreiten und Schädlingsresistenz in Landschaften einführen sollen, sind Untersuchungen zur Vermehrung der Wildtiere erforderlich. Diese sind derzeit nicht zulässig, bis ein Biotech-Baum vollständig dereguliert ist.

Ein weiterer Nachteil des derzeitigen Rahmens besteht darin, dass einige Biotech-Bäume möglicherweise keiner besonderen Überprüfung bedürfen. Das USDA zum Beispiel wurde gebeten, eine Loblolly-Kiefer in Betracht zu ziehen, die gentechnisch für eine höhere Holzdichte entwickelt wurde. Da die Aufsichtsbehörde der USDA auf die Überwachung von Pflanzenschädlingsrisiken zurückzuführen ist, entschied sie sich dafür hatte keine Regulierungsbehörde über diesem Biotech-Baum. Ähnliche Fragen bestehen weiterhin zu Organismen, deren Gene mit neuen Tools wie CRISPR bearbeitet werden.

Der Ausschuss stellte fest, dass die US-Vorschriften keine umfassende Berücksichtigung der Waldgesundheit fördern. Obwohl die Nationales Umweltpolitikgesetz Manchmal hilft es, einige Risiken und viele potenzielle Vorteile werden wahrscheinlich nicht bewertet. Dies gilt sowohl für Biotech-Bäume als auch für andere Instrumente zur Bekämpfung von Schädlingen und Krankheitserregern, wie beispielsweise Baumzüchtung, Pestizide und Standortmanagement.

Wie messen Sie den Wert eines Waldes?

Der Bericht der Nationalen Akademien der Wissenschaften, der Ingenieurwissenschaften und der Medizin schlägt einen Rahmen für "Ökosystem-Dienstleistungen" vor, um die verschiedenen Möglichkeiten zu berücksichtigen, wie Bäume und Wälder dem Menschen einen Mehrwert bieten. Diese reichen von der Gewinnung von Waldprodukten über die Nutzung von Wäldern zur Erholung bis hin zu den ökologischen Dienstleistungen eines Waldes - Wasseraufbereitung, Artenschutz und Kohlenstoffspeicherung.

Das Komitee räumte auch ein, dass einige Arten der Bewertung des Waldes nicht in den Rahmen der Ökosystemdienstleistungen passen. Wenn Wälder beispielsweise von einigen als „intrinsischer Wert“ betrachtet werden, haben sie an und für sich einen Wert, abgesehen von der Wertschätzung der Menschen und möglicherweise eine Art moralischer Verpflichtung, sie zu schützen und zu respektieren. Es tauchen auch Fragen nach „Wildheit“ und „Natürlichkeit“ auf.

Wilde Natur?

Paradoxerweise könnte ein Biotech-Baum die Wildheit erhöhen und verringern. Wenn Wildheit von einem Mangel an Eingriffen des Menschen abhängt, wird ein Biotech-Baum die Wildheit eines Waldes reduzieren. Aber vielleicht auch ein konventionell gezüchteter Hybridbaum, der absichtlich in ein Ökosystem eingeführt wurde.

Was würde die Wildheit mehr reduzieren - die Einführung eines Biotech-Baums oder die Ausrottung einer wichtigen Baumart? Es gibt keine richtigen oder falschen Antworten auf diese Fragen, aber sie erinnern uns an die Komplexität der Entscheidungen, Technologien einzusetzen, um die "Natur" zu verbessern.

Diese Komplexität deutet auf eine wichtige Empfehlung des Berichts der National Academies of Sciences, Engineering und Medicine hin: Dialog zwischen Experten, Interessengruppen und Gemeinschaften über die Bewertung von Wäldern, die Einschätzung der Risiken und des potenziellen Nutzens von Biotech und das Verständnis der komplexen Reaktionen der Öffentlichkeit auf jedes Potenzial Eingriffe, einschließlich der Biotechnologie. Diese Prozesse müssen respektvoll, besonnen, transparent und inklusiv sein.

Solche Prozesse, wie z 2018-Stakeholder-Workshop zur Biotech-Kastaniewerden Konflikte nicht auslöschen oder gar einen Konsens garantieren, aber sie haben das Potenzial, Einsicht und Verständnis zu schaffen, die in demokratische Entscheidungen einfließen können, die auf Expertenwissen und Werten der Öffentlichkeit beruhen.

Autor: Jason A. Delborne, Außerordentlicher Professor für Wissenschaft, Politik und Gesellschaft in der Abteilung für Forst- und Umweltressourcen, North Carolina State University

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