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一个男人在一个叫做"Coral Gardens"2015年6月11日,澳大利亚昆士兰州班达伯格镇东北,在大堡礁上的埃利奥特夫人岛附近。
技术坦克

生态系统的灾难性风险使生物技术修复成为可能

地球的珊瑚礁生态系统正从各个角度经受着灾难性的破坏。到2050年,不断上升的海面温度和海洋酸化作用将摧毁90%以上的珊瑚礁,当地人为的压力源(例如发育和污染物径流)正在推动主要礁石种类的流失,因此许多珊瑚礁将在此日期之前变成藻类沼泽。

我们从珊瑚礁中损失了什么

珊瑚礁是地球上最有价值的生态系统之一。它们不仅是文化遗产和传统的重要场所,而且还提供重要的生态系统服务:为社区提供自由保护,使其免受海岸侵蚀,为数以百万计的渔业和旅游业提供无数的卡路里, 全球5亿人.

地方经济和文化是他们所利用的生态系统和服务的批发子公司。自然基础设施为 每年145万亿美元 –但这不是无底的。生态系统如果不经历向生产力低下的系统的转变,就无法承受持续的压力。

珊瑚礁无处不在,使它们成为世代记忆中第一个全面崩溃的生态系统。而且它们可能不是最后一个-灭绝率介于 1,000和10,000次 高于本底率,这意味着每年最多有0.1%的物种可以离开。生态系统的巨大变化将给原本生物丰富的州及其所支撑的区域经济带来巨大的动荡。

由于珊瑚礁备受争议,全球海洋生物学家和珊瑚科学家正在评估一套技术开发计划,以争取足够的时间进行适应,驯化或操纵–至少直到人类的行为方式赶上来。选项包括从陆地上的珊瑚巨型农场到在珊瑚礁上播种珊瑚虫幼虫,或者在物理上遮蔽珊瑚礁并向其抽冷水。

生物技术解决方案

餐桌上还列出了生物技术,并提出了开发具有遗传抗性的珊瑚品种的相应建议。潜在的项目涉及鉴定耐热性基因,并在选择育种计划或迅速进化的珊瑚和滋养它们的藻类中使用该知识。

这些方法已被定义为合成生物学。最简单的方法是将合成生物学视为高科技工具和原理的统称,已允许21ST 世纪生物学除了作为研究生命的领域的传统角色之外,还成为一门工程学科。通过将预测性计算机模型与对遗传学的深入理解(由DNA测序提供服务)相结合,再加上从自然资源库(包括CRISPR)中改造而来的多功能分子工具,可以通过升级关键生物的能力来``修补''生态系统以应对灾难性事件强调。

复活& Restore,一个保护NGO就是这样做的,它促进了一套遗传工具在解决紧迫的保护问题中的应用。保护科学主管汤姆·马洛尼(Tom Maloney)解释

“合成生物学为保护团体提供了新的乐观情绪,他们可以阻止这种下降,而不仅仅是减缓这种下降。遗传工具包可以通过协助更多传统的保护技术(如选择性育种)来转化田间的某些元素,或者可以推动更多的雄心勃勃的项目(如灭绝)。人们可以选择对基础生物本身进行研究或解决生态系统层面的问题。”

除珊瑚礁外,无数物种和生态系统也可从合成生物学中受益。复活&Restore正在成功游说制药公司采用 alternative血的合成替代品 目前用于生物医学研究,以及 美国栗研究与恢复项目 通过插入单个小麦基因来恢复曾经在北美森林中常见的栖息地,已经开发出了耐枯性树木。

这些团体和其他团体认为,生物技术工具可以在保护环境中取得成功,这为各国使用合成生物学技术防止不可逆转的生态系统转型铺平了道路。但是,即使是具有先进生物技术能力的国家,也都在努力对过去的生物技术使用和治理制定明智的政策。

监管挑战

生物技术在历史上的广泛应用已经看到,如此众多的监管机构竞争着拥有这一领域,以至于现在存在着高度分散且日趋衰落的国家治理制度,通常会阻碍明智的技术使用。在美国,农业,食品和药物管理局和环境保护局都必须参与现场试验。在国际一级,由于数字化DNA序列数据引起的漏洞,《生物多样性公约》的《卡塔赫纳生物安全议定书》的预期目标仍然无法执行。

“监管机构没有’还没有考虑这些工具部署的框架。”马洛尼博士说。 “我们将自然置于公众信任之中,我们需要为此承担很高的标准。”

为了达到该标准,政策制定者必须与他们的成员互动,并制定明智和包容的保护技术政策。国际自然保护联盟(IUCN)是最重要的自然保护组织,目前正在评估此案,目前正在评估合成生物学,基因驱动和基因组编辑技术如何影响生物多样性的保护。我们是最近成立的成员 合成生物学与生物多样性工作队 它将提供全面的技术评估和政策立场,以作为未来国际讨论的基础。

这是向前迈出的令人鼓舞的一步,但是自然保护联盟的报告只会帮助各国开始准备就是否采用合成生物学进行保护进行同样重要的内部讨论。为了有效地部署生物技术,政策制定者必须学会谨慎地导航一个完全不同的生态系统,该生态系统完全由人,社会,法律和历史组成,这可能比科学本身更具挑战性。

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