Pohon yang direkayasa secara genetik dapat membantu melawan perubahan iklim – begini caranya

Pohon yang direkayasa secara genetik dapat membantu melawan perubahan iklim - begini caranya

[ad_1]

Armand Séguin menanam pohon hasil rekayasa genetika pertamanya – poplar – lebih dari 20 tahun yang lalu di stasiun penelitian di utara Kota Quebec. Beberapa tahun kemudian, ratusan pohon cemara yang dirancangnya kebal terhadap hama yang membunuh mereka akan bergabung dengannya.

“Bagi saya, ini bukanlah sesuatu yang kami rencanakan untuk dikembangkan dalam skala yang lebih besar, tetapi ini adalah bukti dari sebuah konsep,” katanya. “Kami membuktikan bahwa itu layak.”

Séguin, seorang ilmuwan peneliti dalam genomik hutan dengan Dinas Kehutanan Kanada, memasukkan DNA bakteri ke dalam cemara yang secara efektif membuat mereka kebal terhadap ulat pucuk pohon cemara, hama yang dapat mengunyah jarum. puluhan juta hektar pohon dalam satu wabah.

Meskipun ada kontroversi mengenai rekayasa genetika, beberapa ilmuwan mengatakan hal itu juga dapat membantu melawan perubahan iklim dengan menciptakan pohon yang tumbuh lebih besar, lebih cepat, tahan penyakit dan bahkan dapat mengubah karbon menjadi bubuk putih stabil yang jatuh ke tanah – dengan kata lain, pohon. itu akan lebih baik dalam menarik karbon dari atmosfer.

“Sekarang ada solusi di mana Anda dapat memodifikasi organisme secara genetik untuk mengurangi penggunaan bahan kimia dan meningkatkan penyerapan karbon,” kata Séguin, “tidak hanya dengan [improving] fotosintesis tetapi dengan membuat tanaman tersebut lebih tahan terhadap lingkungan. ”

Armand Séguin mengatakan tujuan jangka panjang dapat ditetapkan untuk mengamankan hutan yang akan diperbaiki secara genetik. (Dikirim oleh Armand Séguin)

Beberapa kekhawatiran seputar rekayasa genetika termasuk risiko lingkungan, klaim keamanan yang luas dan kurangnya keterlibatan publik, kata Lucy Sharratt, koordinator Jaringan Tindakan Bioteknologi Kanada, yang meneliti, memantau dan meningkatkan kesadaran tentang masalah yang berkaitan dengan rekayasa genetika di makanan dan pertanian.

“Perkebunan terdiri dari pepohonan dengan laju pertumbuhan yang dipercepat [would be] percobaan besar dan berbahaya yang mengancam ekosistem hutan, “kata Sharratt.

Tetapi tantangan mendesak dari perubahan iklim telah menjadikan pohon dan hutan sebagai titik fokus untuk mengurangi karbon di atmosfer.

Dalam sebuah laporan pada bulan September, Information Technology and Innovation Foundation, sebuah lembaga pemikir yang berbasis di AS yang membuat rekomendasi kebijakan untuk bidang inovasi seperti bioteknologi, mengatakan bahwa meningkatkan pohon secara genetik sebagai penyerap karbon dapat membantu mengekang perubahan iklim.

“Ada banyak cara berbeda untuk membuat hutan menjadi penyerap karbon yang lebih baik,” kata Val Giddings, ahli genetika dan rekan senior di yayasan tersebut.

“Tapi mungkin di daftar teratas, saya akan menawarkan pengeditan gen.”

Pemimpin Liberal Justin Trudeau menanam pohon bersama putranya Hadrien dan Xavier di Area Konservasi Frank di Plainfield, Ontario, pada 6 Oktober 2019, selama kampanye pemilihan federal terakhir. (Frank Gunn / The Canadian Press)

Dalam beberapa tahun terakhir, pemerintah telah mengadopsi gagasan menanam lebih banyak pohon sebagai cara untuk melawan perubahan iklim. Negara-negara dengan komitmen Perjanjian Paris untuk menjaga pemanasan global jauh di bawah 2 C – idealnya hingga 1,5 C – di atas tingkat pra-industri telah berinvestasi dalam kampanye penanaman pohon besar-besaran untuk mengimbangi emisi karbon.

Selama kampanye untuk pemilihan federal terakhir pada 2019, Liberal Justin Trudeau berjanji untuk menanam dua miliar pohon pada tahun 2030 untuk membantu Kanada mencapai emisi nol bersih pada tahun 2050.

Menggunakan pohon untuk melawan perubahan iklim didasarkan pada gagasan bahwa menanam lebih banyak pohon meningkatkan fotosintesis, mekanisme di mana tanaman mengubah karbon dioksida menjadi oksigen yang dapat bernapas. Karbon diubah menjadi biomassa – daun atau jarum, batang dan akar – atau disimpan di tanah, menambah cadangan alami karbon yang ditangkap yang disebut penyerap karbon.

Tetapi karbon yang diambil pohon tidak tinggal di sana selamanya. Mereka dapat mengirimkannya kembali ke atmosfer melalui respirasi, atau ketika gangguan seperti kebakaran hutan dan infestasi serangga menyebabkan pohon melepaskan karbon yang tersimpan di jaringan mereka saat terbakar atau membusuk.

Penyerap karbon yang efektif bergantung pada ekosistem yang sehat dan tangguh. Itulah sebabnya para ilmuwan seperti Séguin dan Giddings mengatakan bahwa tanaman yang direkayasa secara genetik untuk melawan hama dapat membantu.

Hama bertahan sampai musim semi

Sumber Daya Alam Kanada mengatakan kumbang pinus gunung telah bermigrasi jauh melampaui jangkauan historisnya ke British Columbia utara serta ke timur ke hutan boreal utara-tengah Alberta. (Hunter McRae / The Gazette / The Associated Press)

Di antara tantangan lingkungan akibat pemanasan planet adalah kenyataan bahwa banyak hama yang biasanya mati selama musim dingin bertahan hingga musim semi, kata Giddings.

“Kumbang kulit pohon sekarang bertahan lebih baik dan mereka bergerak ke utara,” katanya. “Tapi jika Anda bisa menemukan cara untuk mengubah gen pohon di hutan ini sehingga mereka bisa melawan kumbang kulit kayu, itu akan menjadi nilai tambah yang besar.”

Menurut laporan tahun 2018 dari Sumber Daya Alam Kanada, wabah serangga memiliki dampak terbesar kedua pada cadangan karbon Kanada setelah kebakaran hutan dan dapat merusak ekosistem.

Hari ini, Kanada sedang memerangi wabah kumbang kulit kayu yang dimulai pada SM pada 1990-an. Sejak saat itu, Sumber Daya Alam Kanada mengatakan bahwa kumbang pinus gunung – spesies kumbang kulit kayu yang hidup di AS dan Kanada – telah memengaruhi lebih dari 18 juta hektar hutan.

“Anda memiliki serangga seperti kumbang pinus gunung yang memakan pohon pinus di Barat, dan dengan kekeringan, Anda terkena kebakaran hutan,” kata Séguin. “Sekarang, kami memiliki lebih banyak spesialis kebakaran daripada sebelumnya di Dinas Kehutanan Kanada karena hutan kami sedikit terbakar.”

Kumbang pinus gunung telah merusak kawasan hutan di sekitar Hinton, Alta. Upaya saat ini untuk mengendalikan penyebaran kumbang diarahkan untuk menghilangkan dan membakar pohon yang terserang atau memanennya. (Pemerintah Alberta)

Kebakaran hutan ini dapat melepaskan sejumlah besar karbon kembali ke atmosfer. Pada 2017, musim kebakaran hutan terbesar dalam sejarah BC mengeluarkan sekitar 190 juta ton gas rumah kaca ke atmosfer – hampir tiga kali lipat jejak karbon tahunan provinsi.

Tidak semua pohon sama

Dalam dunia penyerapan karbon, tidak semua pohon dibuat sama – masalah usia dan ukurannya.

Pohon yang lebih besar dan lebih tua lebih baik dalam menyimpan karbon. Penelitian menunjukkan bahwa pohon mengakumulasi banyak simpanan karbonnya pada seperempat terakhir hidupnya, dan satu persen terbesar dari pohon di dunia bertanggung jawab untuk menyimpan 50 persen karbon hutannya.

Namun dibutuhkan waktu ratusan atau bahkan ribuan tahun untuk mencapai titik tersebut. Giddings mengatakan mungkin ada perbaikan genetik untuk itu, di mana pohon yang dihasilkan melalui pengeditan gen dapat tumbuh dua kali lebih cepat dari biasanya dan menyerap karbon dua kali lebih banyak dalam setengah waktu.

Hutan Hujan Beruang Besar, yang terletak di pantai utara dan tengah SM, adalah rumah bagi pohon tua besar seperti hemlock, cedar, dan cemara. (Jonathan Hayward / Canadian Press)

Membuat tanaman menukar proses fotosintesis yang kurang efisien dengan proses yang lebih efisien atau merekayasa pohon yang mengubah sebagian karbon yang diserapnya menjadi bubuk putih stabil yang tidak akan dilepaskan kembali oleh pohon ke atmosfer adalah dua kemungkinan yang dilakukan oleh Prof. Charles DeLisi dari Boston Departemen teknik biomedis universitas telah mengidentifikasi.

Mengenai perubahan iklim, dia mengatakan solusi bioteknologi untuk mengurangi karbon sebagian besar telah diabaikan pada saat banyak ekosistem mencapai titik kritis yang kritis.

“Kami berada pada titik di mana dalam beberapa kasus hampir tidak menjadi masalah apa yang kami lakukan,” kata DeLisi. “Kita harus mengeluarkan karbon dari atmosfer.”

Pohon rekayasa yang mengubah sebagian karbonnya menjadi kalsium bikarbonat seperti bubuk dapat dijangkau karena jalur untuk memproduksinya dipahami dengan baik. Pohon seperti itu akan menghasilkan produk padat yang tidak bisa dilepaskan ke atmosfer, yang kemudian akan jatuh ke tanah dan dipanen sebagai bahan mentah.

“Jika Anda memodulasi langkah daur ulang dengan mengubah sebagian dari karbon itu menjadi sesuatu yang stabil dan tidak dapat dilepaskan kembali ke atmosfer,” kata DeLisi, “Anda memiliki dampak yang luar biasa.”

Efek di luar target

Giddings mengatakan bahwa kemajuan teknologi genetika dalam delapan tahun terakhir membuat pengeditan gen lebih cepat dan tepat. Banyak solusi genetik yang diusulkan untuk perubahan iklim menyarankan penggunaan CRISPR, rangkaian DNA khusus yang digunakan para ilmuwan sebagai alat pengeditan gen untuk secara tepat memodifikasi organisme tanpa memasukkan materi genetik asing.

Pancang cemara Séguin yang dimodifikasi secara genetik adalah pohon pertama Kanada yang diubah secara genetik yang ditanam di luar ruangan. Mereka sengaja dipindahkan dan dihancurkan pada tahun 2007 sebagai bagian dari perjanjian penelitian Séguin dengan Dinas Kehutanan Kanada. (Dikirim oleh Armand Séguin)

Tetapi pengeditan yang tepat tidak selalu menghasilkan hasil yang tepat. CRISPR-Cas9, misalnya, secara luas dianggap sebagai teknologi yang sangat berguna untuk pengeditan gen tetapi dapat mengakibatkan perubahan yang tidak diinginkan pada gen lain. Satu studi yang diterbitkan awal tahun ini mengatakan efek di luar target ini dapat menghapus potongan materi genetik dan menyebabkan mutasi genetik yang mematikan pada hewan dan tumbuhan.

Dalam laporan tahun 2020 tentang pengeditan genom dalam makanan dan pertanian, Jaringan Tindakan Bioteknologi Kanada mengatakan bahwa meskipun ada banyak publikasi bukti konsep tentang apa yang dapat dicapai pengeditan genom, sebagian besar literatur mengabaikan studi yang memeriksa potensi dampak lingkungannya.

“Jika kita mulai merekayasa genetika lebih banyak tumbuhan dan hewan, alga dan pohon, di mana hal ini memimpin, pembentukan kembali organisme ini, karena kita tidak bisa sebagai masyarakat manusia mengatur ulang diri kita sendiri untuk menghentikan perusakan keanekaragaman hayati,” kata Sharratt.

Lembar fakta terbaru dari Canadian Biotechnology Action Network menyatakan bahwa, hingga saat ini, tidak ada pohon hasil rekayasa genetika yang disetujui untuk digunakan dalam konservasi hutan di Amerika Utara. Varietas kastanye Amerika yang disebut Darling 58 bisa segera menjadi pengecualian. Para peneliti di perguruan tinggi ilmu lingkungan dan kehutanan Universitas Negeri New York (SUNY-ESF) telah merekayasa pohon tersebut untuk melawan hawar yang memusnahkan sebagian besar tanaman liar di Amerika Utara.

Jika serangkaian petisi yang diajukan oleh SUNY-ESF kepada Layanan Inspeksi Kesehatan Hewan dan Tanaman AS, Badan Perlindungan Lingkungan dan Badan Pengawas Obat dan Makanan disetujui, Darling 58 dapat ditanam di samping pohon kastanye liar di alam untuk memulihkan populasi.

Josh Mott, kiri, dan Hannah Pilkey melabeli, menimbang dan mengantongi chestnut yang dimodifikasi secara genetik di laboratorium di perguruan tinggi ilmu lingkungan dan kehutanan Universitas Negeri New York di Syracuse, NY, pada 30 September 2019. (Adrian Kraus / Associated Press)

Sharratt mengatakan bahwa mempertimbangkan proyek rekayasa genetika seperti ini memerlukan pertanyaan tentang nilai sosial, kegunaan, dan refleksi tentang apa yang dikatakan solusi semacam itu tentang kesediaan kita untuk beradaptasi di dunia yang terus berubah.

Tetapi Kanada menargetkan emisi nol-bersih pada tahun 2050. Bagi ilmuwan seperti Séguin, mengabaikan penerapan rekayasa genetika yang bermanfaat bisa menjadi peluang yang terlewatkan.

“Saya tidak berpikir pengeditan gen adalah solusinya, tetapi itu bagian dari solusi.”

https://totosgp.info/ Kumpulan informasi Spektakuler seputar singaporepools di tanah air.. Teknologi paling modern dengan sistem pengeluaran SGP Tercepat.

Berita Lainnya