Jak zhakować środowisko? Inżynieria genetyczna w służbie klimatu

Przyroda przegrywa walkę z ludzką cywilizacją. Emisje gazów cieplarnianych powodowane przez działalność człowieka są kilkukrotnie większe, niż naturalne możliwości ich pochłaniania. Oceany, lasy i sawanny nie są w stanie przyjąć tak wielkiej ilości CO2, co powoduje szybki wzrost globalnej temperatury.

Niektóre z propozycji są całkiem pragmatyczne. Inne - wydają się na pierwszy rzut oka zupełnym szaleństwem. Wszystkie jednak budzą obawy o to, jakie mogą być efekty uboczne hackowania natury przez człowieka. 

15 milionów dolarów. Tyle dostała firma Colossal od inwestorów na projekt, który na pierwszy rzut oka przypomina scenariusz sequela “Parku Jurajskiego". Badacze chcą przywrócić do życia dawno wymarłe zwierzęta, by przeobrazić środowisko na sposoby, które mają pomóc w walce ze zmianami klimatu. Colossal, kierowane przez prof. George’a Churcha z Harvard Medical School, zamierza przywrócić do życia mamuty. Stworzone w laboratoriach zwierzęta nie będą prawdziwymi klonami wymarłych, włochatych słoni, ale będą do nich bardzo podobne. Naukowcy chcą zmodyfikować kod genetyczny słoni azjatyckich, najbliższych żyjących krewniaków mamutów, by nadać zwierzętom cechy podobne do tych, którymi odznaczały się wymarłe zwierzęta. Drugie życie mamuta. Naukowcy chcą przywrócić do życia wymarłe zwierzęta

Gruba sierść, solidna warstwa tłuszczu i duże kły mają pozwolić tym “niby-mamutom" swobodnie przeżyć w trudnym klimacie tundry i tajgi. Przywracanie do życia zimnolubnych ssaków na ocieplającej się planecie może wydawać się nieco ekscentrycznym pomysłem, ale naukowcy są przekonani, że obecność dzikich mamutów pomogłaby nam opanować skutki zmian klimatu. Badacze wskazują, że współczesna Syberia nie wygląda tak, jak powinna. Kilka tysięcy lat temu tam, gdzie dziś rosną lasy i gęste zarośla, królowała mroźna sawanna. To właśnie mamuty i inne wielkie, roślinożerne ssaki odpowiadały za jej powstanie - rozkopując ziemię w poszukiwaniu pożywienia uniemożliwiały wzrost roślin większych niż trawa. 

Pięć mamutów sprzed 220 tys. lat odnaleźli paleontolodzy w AngliiI tu pojawia się szansa na ratowanie klimatu. Pod wierzchnią warstwą arktycznej gleby znajduje się wieczna zmarzlina - ogromny rezerwuar zamarzniętych roślin i zwierząt sprzed tysiącleci. Dopóki pozostają zamarznięte, uwięzione w ten sposób gazy, takie jak metan i dwutlenek węgla, nie przedostają się do atmosfery i nie wpływają na ocieplenie. Ale zmarzlina coraz szybciej topnieje, grożąc gwałtownym ociepleniem Ziemi. Duże rośliny, takie jak krzewy i drzewa, sprzyjają szybszemu nagrzewaniu gleby. Pokryte trawami równiny odbijają więcej promieniowania słonecznego, spowalniając proces topnienia. Jeśli Church zrealizuje swój pomysł, właśnie mamuty byłyby kluczem do odtworzenia tego arktycznego ekosystemu. 

Zmiany klimatu zagrażają życiu w oceanach. Szacunki sugerują, że wzrost globalnego ocieplenia o 1,5ºC doprowadziłby do spadku o 70-90 proc. liczebności raf koralowych, które są najważniejszym schronieniem dla morskich gatunków. Naukowcy z University of Texas zidentyfikowali gen w gatunku koralowca, który jest aktywowany, gdy koralowiec zbytnio się nagrzewa. Cieplejsze wody w wyniku zmian klimatycznych często powodują, że zestresowane koralowce wyrzucają z siebie mieszkające w ich ciałach symbiotyczne algi, które dają im energię. Proces znany jako blaknięcie raf sprawia, że zwierzęta umierają z głodu. Badacze sądzą, że lepsze poznanie mechanizmów działania “termicznego" genu może pomóc szybciej identyfikować zagrożone populacje koralowców i zapewnienie im lepszej ochrony. Modyfikacje genetyczne mogą pozwolić na hodowlę koralowców naturalnie tolerujących wyższe temperatury i zdolnych do przetrwania w cieplejszym oceanie. 

Wyżywienie rosnącej populacji ludzi wymaga stworzenia lepszych, globalnych systemów produkcji i dystrybucji żywności. Jednak skutki zmian klimatu uderzają w pierwszej kolejności właśnie w rolnictwo. 

Wraz z ocieplaniem się klimatu susze stają się bardziej dotkliwe, a choroby tropikalne rozprzestrzeniają się na nowe regiony. Analizując DNA bydła hodowanego w regionach tropikalnych, naukowcy zidentyfikowali geny, które zapewniają odporność na infekcje pasożytnicze i zwiększoną masę ciała. Wykorzystanie inżynierii genetycznej do przeniesienia tych genów do bydła hodowanego w regionach o klimacie umiarkowanym lub chłodniejszym pomogłoby tym zwierzętom przystosować się i przetrwać w cieplejszym klimacie.Naukowcy odkryli też, że krowy można selektywnie hodować tak, aby były bardziej przyjazne dla środowiska. Ilość metanu wytwarzanego przez mikroorganizmy w pierwszym żołądku krowy - żwaczu - zależy od genomu krowy. Oznacza to, że można na poziomie genetycznym wpływać na to, jak wiele gazów cieplarnianych produkują te zwierzęta. 

Zmiany klimatu mają poważne konsekwencje dla zdrowia lasów. Cieplejszy klimat sprawia, że szkodniki drzew przenoszą się coraz dalej na północ, docierając do regionów, gdzie drzewa nigdy nie miały okazji uodpornić się na ich wpływ. Ofiarą takiej plagi padły już m.in. świerki. Kanadyjscy badacze postanowili zobaczyć, czy jest jakiś sposób, w jaki można pomóc drzewom zwalczyć tę inwazję. Armand Séguin z Kanadyjskiej Służby Leśnej wszczepił świerkom bakteryjne DNA, które uodporniło je na działanie szkodników będących w stanie ogołocić z igieł miliony hektarów drzew. To daje im szansę na przetrwanie w obliczu nowych zagrożeń nadciągających z południa. Naukowiec na tym jednak nie poprzestaje. Pracuje teraz nad kolejnymi, genetycznie zmodyfikowanymi drzewami, które lepiej od “naturalnych" radzą sobie z usuwaniem dwutlenku węgla z atmosfery. Drzewa rosną szybciej, są odporne na choroby i pochłaniają o wiele więcej CO2.

Z kolei naukowcy z Instytutu Salka w Kaliforni opracowują “idealny pochłaniacz" - roślinę, która wyciąga z atmosfery CO2 i odkłada go w korzeniach w postaci bogatej w węgiel, podobnej do korka substancji zwanej suberyną, która jest odporna na rozkład i może latami magazynować pod ziemią dwutlenek węgla. 

Inżynieria genetyczna może także pomóc rozwiązać problemy energetyczne przy jednoczesnym oczyszczaniu atmosfery. W 2018 roku naukowcy z National University of Singapore odkryli szczep bakterii zdolny do przekształcania materii roślinnej w biobutanol: biopaliwo, które można stosować w silnikach samochodowych zamiast benzyny. Naukowcy prowadzą obecnie inżynierię genetyczną bakterii, aby uczynić konwersję biobutanolu bardziej wydajną.

Uczonym udało się także zidentyfikować bakterie zdolne do trawienia niektórych rodzajów plastiku, co oznacza, że może udać się chociaż częściowo rozwiązać problem szybko rosnących gór śmieci produkowanych przez człowieka. Wszyscy zaangażowani w badania uczeni podkreślają jednak, że stosowania z dziedziny inżynierii genetycznej rozwiązania warto wprowadzać w życie ostrożnie, dla uniknięcia niepożądanych skutków ubocznych. Mogą jednak okazać się konieczne zwłaszcza, jeśli ludzkość tak wolno jak do tej pory będzie wycofywać się ze stosowania paliw kopalnych.