لأول مرة ، تم زرع أشجار معدلة وراثيًا في غابة بالولايات المتحدة

يوم الاثنين ، في منطقة منخفضة من حزام الصنوبر في جنوب جورجيا ، زرع نصف دزينة من العمال صفًا فوق صف من أشجار الحور التي تشبه الأغصان.

لم تكن هذه مجرد أشجار ، على الرغم من ذلك: فقد تم تصميم بعض الشتلات التي تم غرسها في التربة المبللة وراثيًا لزراعة الأخشاب بمعدلات شحن توربيني مع امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء.

قد تكون أشجار الحور أول أشجار معدلة وراثيًا تُزرع في الولايات المتحدة خارج تجربة بحثية أو بستان فواكه تجاري. تمامًا كما أدى إدخال طماطم Flavr Savr في عام 1994 إلى إدخال صناعة جديدة للمحاصيل الغذائية المعدلة وراثيًا ، يأمل مزارعو الأشجار يوم الاثنين في تغيير الغابات.

تعتزم Living Carbon ، وهي شركة للتكنولوجيا الحيوية مقرها سان فرانسيسكو تنتج أشجار الحور ، أن تكون أشجارها حلاً واسع النطاق لتغير المناخ.

قالت مادي هول ، المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي للشركة ، عن حلمها بنشر الهندسة الوراثية نيابة عن المناخ: “لقد أخبرنا الناس أنه مستحيل”. لكنها وجدت هي وزملاؤها أيضًا مؤمنين – بما يكفي لاستثمار 36 مليون دولار في الشركة التي يبلغ عمرها أربع سنوات.

كما اجتذبت الشركة النقاد. أطلق مشروع العدالة البيئية العالمي ، وهو مجموعة بيئية ، على أشجار الشركة “التهديدات المتزايدة” للغابات وأعرب عن قلقه من أن الحكومة الفيدرالية سمحت لها بالتهرب من اللوائح ، وفتحت الباب أمام المزارع التجارية في وقت أقرب بكثير مما هو معتاد بالنسبة للنباتات المهندسة.

لم تنشر Living Carbon حتى الآن أوراق مراجعة الأقران ؛ نتائجه الوحيدة التي تم الإبلاغ عنها علنًا تأتي من تجربة دفيئة استمرت بضعة أشهر فقط. أثارت هذه البيانات اهتمام بعض الخبراء ، لكنها لم تصل إلى درجة التأييد الكامل.

قال دونالد أورت ، عالم الوراثة بجامعة إلينوي ، والذي ساعدت تجاربه النباتية في إلهام تقنية الكربون الحي: “لديهم بعض النتائج المشجعة”. لكنه أضاف أن الفكرة القائلة بأن نتائج الاحتباس الحراري ستُترجم إلى نجاح في العالم الحقيقي “ليست ضربة موفقة”.

??

تبدأ أشجار حور الكربون الحية حياتها في مختبر في هايوارد بولاية كاليفورنيا ، وهناك علماء الأحياء يتلاعبون بكيفية إجراء الأشجار لعملية التمثيل الضوئي ، وهي سلسلة من التفاعلات الكيميائية التي تستخدمها النباتات لنسج ضوء الشمس والماء وثاني أكسيد الكربون إلى سكريات ونشويات. وبذلك ، فإنهم يتبعون سابقة وضعها التطور: عدة مرات على مدى تاريخ الأرض الطويل ، مكنت التحسينات في التمثيل الضوئي النباتات من تناول ما يكفي من ثاني أكسيد الكربون لتبريد الكوكب بشكل كبير.

في حين أن لعملية التمثيل الضوئي تأثيرات عميقة على الأرض ، إلا أنها ليست مثالية كعملية كيميائية. العديد من أوجه القصور تمنع النباتات من التقاط وتخزين أكثر من جزء صغير من الطاقة الشمسية التي تسقط على أوراقها. إن أوجه القصور هذه ، من بين عوامل أخرى ، تحد من سرعة نمو الأشجار والنباتات الأخرى ، وكمية ثاني أكسيد الكربون التي تمتصها.

أمضى العلماء عقودًا في محاولة تولي زمام الأمور من حيث توقف التطور. في عام 2019 ، أعلن الدكتور أورت وزملاؤه أنهم اخترقوا نباتات التبغ وراثيًا من أجل التمثيل الضوئي بشكل أكثر كفاءة. عادة ، ينتج التمثيل الضوئي منتجًا ثانويًا سامًا يجب على النبات التخلص منه ، مما يؤدي إلى إهدار الطاقة. أضاف باحثو إلينوي جينات من القرع والطحالب الخضراء لتحفيز شتلات التبغ على إعادة تدوير السموم إلى المزيد من السكريات بدلاً من ذلك ، مما أدى إلى إنتاج نباتات نمت بنسبة 40 في المائة تقريبًا.

في نفس العام ، قابلت السيدة هول ، التي كانت تعمل في مشاريع وادي السيليكون مثل OpenAI (التي كانت مسؤولة عن نموذج اللغة ChatGPT) ، المؤسس المشارك المستقبلي لها باتريك ميلور في مؤتمر تكنولوجيا المناخ. كان السيد ميلور يبحث فيما إذا كان من الممكن هندسة الأشجار لإنتاج أخشاب مقاومة للتآكل.

من خلال الأموال التي تم جمعها من شركات رأس المال الاستثماري واتصالات السيدة هول في عالم التكنولوجيا ، بما في ذلك الرئيس التنفيذي لشركة OpenAI سام ألتمان ، بدأت هي والسيد ميلور شركة Living Carbon في محاولة لعصر الأشجار لمكافحة تغير المناخ. قالت السيدة هول: “كان هناك عدد قليل جدًا من الشركات التي كانت تبحث في إزالة الكربون على نطاق واسع بطريقة تجمع بين العلوم الحدودية والانتشار التجاري على نطاق واسع”.

قاموا بتجنيد Yumin Tao ، عالم الأحياء الاصطناعية الذي عمل سابقًا في شركة المواد الكيميائية DuPont. قام هو وآخرون بإعادة تجهيز الاختراق الجيني للدكتور أورت لأشجار الحور. ثم أنتج الكربون الحي استنساخ الحور المصمم هندسيًا وزرعها في أصص. في العام الماضي ، ذكرت الشركة في ورقة لم تتم مراجعتها بعد من قبل الأقران أن أشجار الحور التي تم تعديلها نمت بنسبة تزيد عن 50 في المائة أسرع من تلك غير المعدلة على مدار خمسة أشهر في الدفيئة.

ابتكر باحثو الشركة الأشجار التي تم اختبارها في البيوت الزجاجية باستخدام بكتيريا تقسم الحمض النووي الغريب إلى جينوم كائن حي آخر. لكن بالنسبة للأشجار التي زرعوها في جورجيا ، فقد تحولوا إلى تقنية أقدم وأكثر فجاجة تُعرف باسم طريقة بندقية الجينات ، والتي تقصف الجينات الأجنبية بشكل أساسي في كروموسومات الأشجار.

في مجال اعتاد على التقدم الجليدي والتنظيم الثقيل ، تحرك الكربون الحي بسرعة وبحرية. تجنبت أشجار الحور المعدلة وراثيًا مجموعة من اللوائح الفيدرالية للكائنات المعدلة وراثيًا التي يمكن أن تعطل مشاريع التكنولوجيا الحيوية لسنوات. (تم تعديل هذه اللوائح منذ ذلك الحين). وعلى النقيض من ذلك ، فإن فريقًا من العلماء الذين قاموا بالهندسة الوراثية لشجرة كستناء مقاومة للآفات باستخدام نفس طريقة البكتيريا التي استخدمتها شركة Living Carbon سابقًا ، ينتظرون قرارًا منذ عام 2020. تفاحة مصممة هندسيًا نمت على قطعة صغيرة على نطاق واسع في ولاية واشنطن استغرق عدة سنوات للموافقة عليه.

قال بيل دولي ، المستشار الذي ساعد في إدارة عملية تنظيم الكائنات الحية المعدلة وراثيًا في وزارة الزراعة حتى عام 2022: “يمكنك القول إن القاعدة القديمة كانت متسربة نوعًا ما”.

يوم الإثنين ، على أرض فينس ستانلي ، مزارع من الجيل السابع يدير أكثر من 25000 فدان من الغابات في حزام الصنوبر في جورجيا ، زرع عمال يتأرجحون معتبرين يحملون حقائب ظهر من الشتلات ما يقرب من 5000 شجرة حور معدلة. كان لأشجار الحور التي تم تعديلها أسماء مثل Kookaburra و Baboon ، والتي تشير إلى الشجرة “الأم” التي تم استنساخها منها ، ويتخللها عدد متساوٍ تقريبًا من الأشجار غير المعدلة. بحلول نهاية اليوم الدافئ بشكل غير معتاد ، كان العمال غارقين في العرق وتناثرت قطع الأرض بالشتلات الرقيقة بالقلم الرصاص وأعلام العلامات الملونة التي تبرز من الوحل.

قال ستانلي ، على عكس أشجار الصنوبر سريعة النمو ، فإن الأخشاب الصلبة التي تنمو في الأراضي السفلية مثل هذه تنتج الأخشاب ببطء شديد لدرجة أن مالك الأرض قد يحصل على حصاد واحد فقط في حياته. ويأمل أن تسمح له “شتلات النخبة” من Living Carbon بزراعة أشجار القاع وكسب المال بشكل أسرع. قال: “نحن نأخذ دورة من 50 إلى 60 عامًا للأخشاب ونقطعها إلى النصف”. “إنه الفوز تمامًا.”

كان علماء وراثة الغابات أقل تفاؤلاً بشأن أشجار الكربون الحي. قال أندرو نيوهاوس ، الذي يدير مشروع الكستناء الهندسي في كلية جامعة ولاية نيويورك للعلوم البيئية والغابات ، إن الباحثين عادةً ما يقومون بتقييم الأشجار في التجارب الميدانية المحصورة قبل الانتقال إلى المزارع واسعة النطاق. وقال: “تبدو ادعاءاتهم جريئة بناءً على بيانات محدودة للغاية من العالم الحقيقي”.

وافق ستيف شتراوس ، عالم الوراثة بجامعة ولاية أوريغون ، على الحاجة إلى الاطلاع على البيانات الميدانية. قال “تجربتي على مر السنين هي أن الدفيئة لا تعني شيئًا تقريبًا” عن الآفاق الخارجية للأشجار التي تم تعديل علم وظائف الأعضاء فيها. “قد لا يعرف أصحاب رؤوس الأموال المغامرة ذلك.”

قام الدكتور شتراوس ، الذي عمل سابقًا في المجلس الاستشاري لشركة Living Carbon ، بزراعة بعض شتلات الشركة منذ العام الماضي كجزء من تجربة ميدانية تمولها الشركة. قال إن الأشجار كانت تنمو بشكل جيد ، لكن لا يزال من السابق لأوانه معرفة ما إذا كانت تتفوق على الأشجار غير المعدلة.

حتى لو فعلوا ذلك ، سيواجه الكربون الحي تحديات أخرى لا علاقة لها بالبيولوجيا. في حين تضاءل التدمير الكامل للأشجار المعدلة وراثيًا ، ويرجع الفضل في ذلك جزئيًا إلى التطبيق الأكثر صرامة للقوانين ضد أعمال الإرهاب البيئي ، لا تزال الأشجار تثير القلق في عالم الغابات والبيئة. تحظر المنظمات الرئيسية التي تصادق على الغابات المستدامة الأشجار المهندسة من الغابات التي تحصل على موافقتها ؛ كما يحظر البعض أيضًا على الشركات الأعضاء زراعة الأشجار المهندسة في أي مكان. حتى الآن ، الدولة الوحيدة التي تم فيها زراعة أعداد كبيرة من الأشجار المعدلة وراثيًا هي الصين.

لم تقل خدمة الغابات الأمريكية ، التي تزرع أعدادًا كبيرة من الأشجار كل عام ، الكثير عما إذا كانت ستستخدم الأشجار المصممة هندسيًا. قال دانا نيلسون ، من أجل النظر في الزراعة في الغابات الوطنية ، التي تشكل ما يقرب من خُمس مساحة الغابات الأمريكية ، ستحتاج أشجار الكربون الحي إلى التوافق مع خطط الإدارة الحالية التي تعطي الأولوية عادةً لصحة الغابات وتنوعها على تقليل كمية الكربون في الغلاف الجوي. عالم الوراثة مع الخدمة. قال الدكتور نيلسون: “أجد صعوبة في تخيل أنها ستكون مناسبة بشكل جيد للغابة الوطنية”.

تركز شركة Living Carbon في الوقت الحالي على الأراضي الخاصة ، حيث ستواجه عقبات أقل. في وقت لاحق من هذا الربيع ، ستزرع أشجار الحور في مناجم الفحم المهجورة في ولاية بنسلفانيا. بحلول العام المقبل ، تأمل السيدة هال والسيد ميلور في وضع ملايين الأشجار على الأرض.

???

لإنتاج دخل لا يعتمد على رأس المال الاستثماري ، بدأت الشركة في تسويق الائتمانات على أساس الكربون الذي ستمتصه أشجارها. لكن أرصدة الكربون تعرضت للنيران مؤخرًا ، ومستقبل تلك الصناعة موضع شك.

ولتجنب المخاوف البيئية ، فإن جميع أشجار الحور المعدلة من الكربون الحي من الإناث ، لذلك لن تنتج حبوب اللقاح. بينما يمكن تلقيحها بواسطة الأشجار البرية وإنتاج البذور ، يقول السيد ميلور إنه من غير المحتمل أن تنتشر في البرية لأنها لا تتكاثر مع أنواع الحور الأكثر شيوعًا في الجنوب الشرقي.

كما يتم زراعتها بجانب الأشجار المحلية مثل الصمغ الحلو وأشجار الزنبق والسرو الأصلع ، لتجنب المواقف المتماثلة وراثيًا للأشجار المعروفة باسم الزراعة الأحادية ؛ يتم زرع أشجار الحور غير المهندسة كعناصر تحكم تجريبية. تصف السيدة هال والسيد ميلور زراعتهما بأنها مشروعات تجريبية وتجارب بحثية. سيقوم علماء الشركة بمراقبة نمو الأشجار وبقائها.

من غير المحتمل أن تهدئ مثل هذه الإجراءات خصوم الكائنات المعدلة وراثيًا. في الربيع الماضي ، جادل مشروع بيئة العدالة العالمية بأن أشجار الكربون الحي يمكن أن تلحق الضرر بالمناخ من خلال “التدخل في الجهود المبذولة لحماية الغابات وتجديدها”.

قالت آن بيترمان ، المديرة التنفيذية للمنظمة: “لقد صدمت جدًا لأنها تتحرك بسرعة كبيرة” لزراعة أعداد كبيرة من الأشجار المعدلة في البرية. وقالت إن المخاطر المحتملة على النظام البيئي الأكبر بحاجة إلى فهم أفضل.

ورفض الدكتور أورت من جامعة إلينوي مثل هذه المخاوف البيئية. لكنه قال إن المستثمرين يغامرون بفرصة كبيرة على شجرة قد لا تلبي توقعات المبدعين.

قال: “ليس الأمر غير مثير”. “أعتقد فقط أنها مخاطرة عالية جدا.”

ساهمت أودرا ميلتون في إعداد التقارير من جورجيا.