:2024-09-04 来源:华盛顿邮报 分类: 声音
基因编辑技术正在悄然改变我们的世界。从农业到医学，科学家们不断突破基因编辑的边界，为人类带来福祉。如今，这项革命性的技术将目光转向了森林产业。科学家们正试图通过基因编辑，培育出更适合工业生产、更环保的树木，开启森林产业的新篇章。
木质素，这种赋予树木其坚硬和韧性的物质，对于造纸工业来说是一个挑战。无论是高耸的红杉还是矮小的灌木，所有陆地植物中都含有木质素。木质素是一种结构复杂程度超过任何其他天然或人造聚合物的高分子，就像是树木的内在骨架，支撑着它们的生长，但同时也给纸浆的生产带来了障碍。
传统的造纸工艺需要使用大量的化学品和能源来去除木质素，这不仅推高了生产成本，也对环境造成了不小的负担。2022年数据显示，美国造纸行业排放了3120万吨二氧化碳当量，相当于8个燃煤电厂的排放量。
现在，曾获得诺贝尔奖的基因编辑CRISPR技术，让科学家们可以像编辑文本一样，精准地修改植物的基因组，改变植物的性状。
来自北卡罗来纳州立大学遗传学家Jack Wang及其团队正将目标提升至新的高度。他们正在尝试通过CRISPR技术培育出更适合生产纸张及其他产品的树木，这些树木与自然品种相比，不仅占用的土地更少，而且产生的污染也更低。
北卡罗来纳州立大学的CRISPR领军人物Rodolphe Barrangou教授和Jack Wang领导的团队精选了21个与木质素生成紧密相关的基因，运用机器学习模型，对将近70000种基因编辑方案进行了综合评估。基于计算机的分析结果，研究团队挑选了最优的基因编辑组合，随后利用CRISPR技术对174个杨树品种实施了精准的基因编辑和培育。
这项创新实践取得了显著成效：一些杨树品种的木质素含量大幅度降低，接近减半的水平，而纤维素的含量得到了提升，这对于纸张生产至关重要，因为纤维素是其主要原料。通过基因编辑，这些树木变得更加适合于制浆生产。这项突破性的研究成果已于去年发表在《科学》杂志上。
早在2019年，这个探索团队成立了TreeCo公司，并很快获得了5000万美元的投资，其中包括来自智利林业巨头Arauco的支持。TreeCo计划在智利的种植园展开大规模的实地试验。
Barrangou指出：“这项技术为我们开启了一扇通往全新生物技术时代的大门。”
但是业界专业人士对此持有不同的看法，认为在这场革命到来之前，他们必须克服许多障碍。
来自德国卢法纳大学可持续化学系的教授Vânia Zuin Zeidler认为，这项研究极为关键，它回应了造纸和纸浆行业对于减少污染的先进科学方法的需求。她也指出，经过基因编辑、木质素含量较低的杨树生长得比一般树木要小，这一现象需要进一步研究。此外，她强调，这些基因编辑树木在欧盟可能面临与转基因食品相同的严格法规限制。
全球正义生态项目（Global Justice Ecology Project）的执行主任Anne Petermann则对基因编辑树木与野生树木杂交表示担忧，她认为这可能会传播一些不利于自然界植物生长的特性。她警告说，基因工程可能对野生森林造成相当严重的污染风险。她进一步指出，扩大人工林种植往往会“替代天然林，迫使原住民和依赖森林的社群流离失所，并加剧气候危机。”
Arauco的高级研究员Claudio Balocchi认为，这项技术将助力企业提高单位面积林产量，减缓对原始森林的压力。他进一步解释说，通过CRISPR技术所做的基因编辑，实际上是在模拟自然界中发生的基因变异。
研究团队的目标是在2040年前培育出商业用途的低木质素树木，最晚2050年实现这一目标。
