the new yorker- unnatural selection

Save paper and follow @newyorker on Twitter Annals of Science APRIL 18, 2016 ISSUE Unnatural Selection What will it take to save the world’s reefs and forests? BY ELIZABETH KOLBERT R Researchers are hoping to “assist” evolution in order to produce hardier corals and tougher trees. ILLUSTRATION BY HARRY CAMPBELL uth Gates fell in love with the ocean while watching TV. When she was in elementary school, she would sit in front of “The Undersea World of Jacques Cousteau,” mesmerized. The colors, the shapes, the diversity of survival strategies—life beneath the surface of the water seemed to her more spectacular than life above it. Without knowing much beyond what she’d learned from the series, she decided that she would become a marine biologist. “Even though Cousteau was coming through the television, he unveiled the oceans in a

Upload: amy-eggers

Post on 12-Jan-2017




1 download


Page 1: The New Yorker- Unnatural Selection

Save paper and follow @newyorker on Twitter

Annals of Science

APRIL 18, 2016 ISSUE

Unnatural SelectionWhat will it take to save the world’s reefs and forests?



Researchers are hoping to “assist” evolution in order toproduce hardier corals and tougher trees.ILLUSTRATION BY HARRY CAMPBELL

uth Gates fell in love with the ocean whilewatching TV. When she was in elementary

school, she would sit in front of “The UnderseaWorld of Jacques Cousteau,” mesmerized. The colors, the shapes, the diversity of survivalstrategies—life beneath the surface of the water seemed to her more spectacular than lifeabove it. Without knowing much beyond what she’d learned from the series, she decidedthat she would become a marine biologist.

“Even though Cousteau was coming through the television, he unveiled the oceans in a

Page 2: The New Yorker- Unnatural Selection

“Even though Cousteau was coming through the television, he unveiled the oceans in away that nobody else had been able to,” she told me.

Gates, who is English, ended up studying at Newcastle University, where marine-scienceclasses are taught against the backdrop of the North Sea. She took a course on corals and,once again, was dazzled. Her professor explained that corals, which are tiny animals, hadeven tinier plants living inside their cells. Gates wondered how such an arrangement waspossible. “I couldn’t quite get my head around the idea,” she said. In 1985, she moved toJamaica to study the relationship between corals and their symbionts.

It was an exciting moment to be doing such work. New techniques in molecular biologywere making it possible to look at life at its most intimate level. But it was also adisturbing time. Reefs in the Caribbean were dying. Some were being done in bydevelopment, others by overfishing or pollution. Two of the region’s dominant reefbuilders—staghorn coral and elkhorn coral—were being devastated by an ailment thatbecame known as white-band disease. (Both are now classified as critically endangered.)Over the course of the nineteen-eighties, something like half of the Caribbean’s coralcover disappeared.

Gates continued her research at U.C.L.A. and then at the University of Hawaii. All thewhile, the outlook for reefs was growing grimmer. Climate change was pushing oceantemperatures beyond many species’ tolerance. In 1998, a so-called “bleaching event,”caused by very warm water, killed more than fifteen per cent of corals worldwide.Compounding the problem of rising temperatures were changes in ocean chemistry.Corals thrive in alkaline waters, but fossil-fuel emissions are making the seas more acidic.One team of researchers calculated that just a few more decades of emissions would leadcoral reefs to “stop growing and begin dissolving.” Another group predicted that, bymidcentury, visitors to places like the Great Barrier Reef will find nothing more than“rapidly eroding rubble banks.” Gates couldn’t even bring herself to go back to Jamaica;so much of what she loved about the place had been lost.

But Gates, by her own description, is a “glass half full” sort of person. She noticed thatsome reefs that had been given up for dead were bouncing back. These included reefs sheknew intimately, in Hawaii. Even if only a fraction of the coral colonies survived, thereseemed to be a chance for recovery.

In 2013, a foundation run by Microsoft’s co-founder Paul Allen announced a contestcalled the Ocean Challenge. Researchers were asked for plans to counter the effects ofrapid change. Gates thought about the corals she’d seen perish and the ones she’d seen

pull through. What if the qualities that made some corals hardier than others could be

Page 3: The New Yorker- Unnatural Selection


pull through. What if the qualities that made some corals hardier than others could beidentified? Perhaps this information could be used to produce tougher varieties. Humansmight, in this way, design reefs capable of withstanding human influence.

Gates laid out her thoughts in a two-thousand-word essay. The prize for the contest wasten thousand dollars—barely enough to keep a research lab in pipette tips. But afterGates won she was invited to submit a more detailed plan. Last summer, the foundationawarded her and a collaborator in Australia, Madeleine van Oppen, four million dollarsto pursue the idea. In news stories about the award, the project was described as anattempt to create a “super coral.” Gates and her graduate students embraced the term;one of the students drew, as a sort of logo for the effort, a coral colony with a red “S” onwhat might, anthropocentrically, be called its chest. Around the time the award wasannounced, Gates was named the director of the Hawaii Institute of Marine Biology.

“A lot of people want to go back to something,” she told me at one point. “They think, Ifwe just stop doing things, maybe the reef will come back to what it was.”

“Really, what I am is a futurist,” she said at another. “Our project is acknowledging that afuture is coming where nature is no longer fully natural.”

he Hawaii Institute of Marine Biology occupies its own tiny island, known asMoku o Lo‘e, or, alternatively, Coconut Island. In the nineteen-thirties, Moku o

Lo‘e was bought by an eccentric millionaire who fashioned it into an insular Xanadu. Heinstalled a shark pond, a bowling alley, and a shooting gallery, and threw elaborate partieswith guests like Shirley Temple and Amelia Earhart. After falling into decline, Moku oLo‘e was rediscovered by Hollywood in the nineteen-sixties. TV producers used it in theopening sequence of “Gilligan’s Island.”

There’s no public transportation to Moku o Lo‘e, which sits off the windward coast ofOahu, in Kaneohe Bay. Visitors just show up at a dock, and the institute’s boatman,provided he is expecting them, will motor over. “Gilligan” fans will be disappointed tolearn that the journey takes about a minute and a half.

“Once, in a moment of weakness, I started several otherfamilies.”

The first time I made the trip, it was a beautiful morning. I found Gates in a lab building

Page 4: The New Yorker- Unnatural Selection


The first time I made the trip, it was a beautiful morning. I found Gates in a lab buildingthat, from the outside, looks like a budget motel. She is fifty-four, with a round face,short brown hair, and a cheerfully blunt manner. Her office is spare and white; the onlysplash of color comes from a single painting—a seascape done on a piece of corrugatedmetal—that is the work of her partner, an artist and designer. The office looks out overthe bay and, beyond it, to a dusty brown military base—Marine Corps Base Hawaii.(The base was bombed by the Japanese minutes before the attack on Pearl Harbor.)

Gates explained that Kaneohe Bay was the inspiration for the “super coral” project. Formuch of the twentieth century, it was used as a dump for sewage. By the nineteen-seventies, a majority of its reefs had collapsed. A sewage-diversion program led to atemporary recovery, but then invasive algae took over and the water turned into a murkysoup.

In 2005, the state teamed up with the Nature Conservancy and the University of Hawaiito devise a contraption—basically, a barge equipped with giant vacuum hoses—to suckalgae off the seabed. Gradually, the reefs revived. There are now more than fifty so-called“patch reefs” in the bay.

“Kaneohe Bay is a great example of a highly disturbed setting where individualspersisted,” Gates said. “If you think about the coral that survived, those are the mostrobust genotypes. So that means what doesn’t kill you makes you stronger.”

In one set of experiments planned for the super-coral project, corals from Kaneohe Baywill be raised under the sorts of conditions marine creatures can expect to confront laterthis century. Some colonies will be bathed in warm water, others in water that’s beenacidified, and still others in water that’s both warm and acidified. Those which do bestwill then be bred with one another, to see if the resulting offspring can do even better.

The power of selective breeding is all around us. Dogs, cats, cows, chickens, pigs—theseare all the products of generations of careful propagation. But the super-coral projectpushes into new territory. Already there’s a term for this sort of effort: assisted evolution.

“In the food supply, in our pets, you name it—everywhere you turn, selectively bred stuffappears,” Gates observed. “For some reason, in the framework of conservation—or anecosystem that would be preserved by conservation—it seems like a radical idea. But it’snot like we’ve invented something new. It’s hilarious, really, when you think about it.”

oral reefs are found in a band that circles the globe like a cummerbund. The bandstretches from the Tropic of Cancer to the Tropic of Capricorn, though there are

occasional reefs at higher latitudes—near Bermuda, for instance. The world’s largest reef,or really reef system, is the Great Barrier Reef, along the east coast of Australia. Reefs can

be hundreds of feet tall and thousands of acres in area. Unlike the Great Wall of China,

Page 5: The New Yorker- Unnatural Selection

be hundreds of feet tall and thousands of acres in area. Unlike the Great Wall of China,the Great Barrier Reef, which extends more than fourteen hundred miles, actually isvisible from space.

The architects of these vast structures are difficult to see with the naked eye. Knowninfelicitously as polyps, individual corals are generally no more than a tenth of an inch orso across. They consist of a set of tentacles—either six or a multiple of six—arrayedaround a central mouth. Corals can, in effect, clone themselves, so a typical polyp issurrounded by—and also attached to—thousands of other polyps that are geneticallyidentical to it. Many are also hermaphrodites; they produce both eggs and sperm, whichthey release once a year, in the summertime after a full moon. The polyps live in a thinlayer at the surface of a reef; the rest of the structure is essentially a boneyard, composedof the exoskeletons of countless coral generations.

One day, when I was hanging around Moku o Lo‘e, Gates offered to show me somepolyps close up, through a state-of-the-art machine known as a laser scanning confocalmicroscope. The confocal is so elaborate that its many lenses and screens and beamsplitters take up an entire room, and it’s so complicated that Gates had to call in acolleague—a molecular biologist named Amy Eggers—to run the thing.

We decided to look at one of Kaneohe Bay’s most common species, Pocilloporadamicornis, colloquially known as cauliflower coral. Eggers went to fetch a walnut-sizechunk from a colony that was growing in a tank and placed it in a dish of water. It lookedlike a dimpled pebble. She put the dish on the scope, and the pebble came alive. Theshock of being moved had prompted most of the polyps to retract their tentacles, butafter a minute or so they began to extend them and gently wave them around. I foundthe scene enchanting, as if I’d happened upon a fairy ball.

“It’s a very dynamic little world,” Eggers observed. She upped the magnification, and Icould make out the nematocysts, or stinging cells, at the tip of each tentacle. I could alsosee the corals’ minute plant symbionts. Under the laser, these showed up as bright-reddots, so that the polyps seemed to be glowing from within. As the polyps grew moreactive, I found myself investing them with little gelatinous personalities. One was wavingparticularly vigorously, as if trying to attract attention.

“You can imagine what happens when people step on them,” Eggers said. “I try not tothink about that.”

Although corals can’t travel, they practice a highly effective version of hunting andgathering. Their nematocysts contain minute poisonous barbs; these they use to speartiny planktonic prey, which they then stuff into their mouths. (Some corals also deploynets made of mucus to nab their victims.) Meanwhile, their symbionts are producing

sugars, via photosynthesis. The symbionts allow the bulk of these sugars to leak into the

Page 6: The New Yorker- Unnatural Selection


sugars, via photosynthesis. The symbionts allow the bulk of these sugars to leak into thecorals, an arrangement that, in human hunter-gatherer terms, might be compared tofinding a tree that harvests and delivers its own fruit.

The efficiency of the symbiotic relationship is what makes reefs possible: the sugarsreleased by their symbionts power the corals’ massive building projects. These projects, inturn, foster many other relationships—far more than marine biologists have been able tounderstand, or even catalogue.

“According to our waiting-room security cam, you’ref idgety and have a constant head itch.”

wing to Gates’s many administrative duties—in addition to running the marine-biology institute and her own lab, she’s the president of the International Society

for Reef Studies—she spends a lot of her time in meetings. Whenever she has a chance,though, she jumps into the water. Another day when I was hanging around the island,Gates offered to take me with her.

It was a beautiful Hawaiian morning, but the bay, in midwinter, was cool enough thatGates recommended borrowing a wetsuit. The only suit in my size was an extra-thickone; getting into it made me empathize with any animal that’s ever been eaten alive by aboa. I finally managed to zip it, and Gates and I and two of her students set off in afibreglass boat.

Our first stop was a reef nicknamed the Fringe. “Wow, there’s a lot of mortality,” Gatessaid as we anchored nearby. We put on masks and plopped into the water. When she gotright up to the reef, Gates brightened.

“Wherever it’s still brown, it’s living tissue,” she told me. She pointed to a large colony ofMontipora capitata, or rice coral, that was sporting a plastic tag. Much of it was coveredwith olive-colored algae, which looked like ratty shag carpet. But there were also lots ofclumps of beige.

“It’s really heartening to see these reefs be so resilient,” Gates said.

We swam along. It was hard for me to tell what represented a sign of resilience and what

Page 7: The New Yorker- Unnatural Selection

We swam along. It was hard for me to tell what represented a sign of resilience and whatdidn’t, since I wasn’t entirely sure what I was looking at. Ribbons of bright orange, whichI took to be a show of health, turned out to be the opposite—a species of invasive sponge,introduced from Australia. What struck me most about the reef was what was absent.Aside from an occasional—and spectacular—yellow tang, there were almost no fish.When I asked Gates about this, she said that it was the legacy of decades of overfishing.This was yet another problem for the corals, which depend on herbivores to keep downthe algae that compete with them for space.

We pulled ourselves back onto the boat and motored on. We were in the flight path ofthe Marine base, and every few minutes a plane either landing or taking off screamedabove us, trailing a cloud of black smoke.

The next stop was a reef called the Keyhole, where Gates and her students weremonitoring three rice-coral colonies. The three were neighbors and probably closelyrelated, yet they had responded very differently to rising water temperatures. One wasghostly white and, it seemed, dead. Another was pale, and probably partly dead. Thethird was an earthy brown and was thriving.

The colors of a healthy reef are a sign of harmony. Polyps are transparent; it’s themicroscopic plants living inside them that give them their ruddy hue. In very warm water,these tiny plants, which belong to the genus Symbiodinium, go into what might bedescribed as photosynthetic overdrive. At a certain point, they produce so much oxygenthat they threaten their hosts. To defend themselves, the polyps spit out (or slough off )their symbionts and turn white—hence the term bleaching.

In the summer of 2014, unusually high water temperatures in the Pacific causedwidespread bleaching around Oahu. Reefs in Kaneohe Bay were particularly hard hit; anunderwater video shot in the bay in October, 2014, shows colony after colony of starkwhite coral.

In the summer of 2015, water temperatures in Kaneohe Bay spiked again, by almost fourdegrees Fahrenheit. This time, the event was linked to a huge shape-shifting pool ofwarm water that became known as the Blob. Some of the bay’s corals hadn’t recoveredfrom the first bleaching; many of those which had been rallying were once again laid low.

“At the height of the bleaching events in 2014 and 2015, we all went into the water andsaid, ‘Shit!’ ” Gates told me. “Two bleaching events in a row—that’s outrageous.”

Though Gates certainly hadn’t planned on back-to-back bleaching episodes when sheproposed the super-coral project, in a perverse sort of way they turned out to begodsends. She wouldn’t have to design a test to find the toughest corals; the bay hadperformed that task for her, separating colonies that could withstand repeated bleachingfrom those which couldn’t.In the bit of reef we were looking at in the Keyhole, this sorting process had played out

Page 8: The New Yorker- Unnatural Selection


from those which couldn’t.In the bit of reef we were looking at in the Keyhole, this sorting process had played outwith peculiar vividness. The three colonies, right next to one another, had been subject tothe same water temperatures. What had distinguished the quick from the dead? Perhapsthe colonies were, in some small but critical way, genetically distinct. Or perhaps thedifference was epigenetic. Epigenetics is to genes what punctuation is to prose; epigeneticchanges alter the way genes are expressed but leave the underlying code unaffected. Orthe fault may lie not in the corals themselves but in their symbionts. There are dozens ofstrains of Symbiodinium, and different ones seem to be associated with different levels ofheat tolerance.

Gates is hoping to explore all these possibilities. The aim of her project is not just tocreate a super coral but also to investigate whether corals that aren’t super can be trained,as it were, to do better. She believes that it may be possible to coax young corals to takeup new symbionts, not unlike the way parents encourage children to make new friends.She also believes that exposure to moderately high temperatures induces epigeneticchanges that can help corals withstand very high temperatures. If so, then she thinks itmight be possible to “condition” reefs by dousing them with hot water. “Yes, it might belogistically quite difficult to do,” she told me. “But an engineer would be able to solvethat problem in a heartbeat.”

“Let’s go, boys—those Christians aren’t going to devourthemselves.”

oral reefs are often compared to cities, an analogy that captures both the varietyand the density of life they support. The number of species that can be found on a

small patch of healthy reef is probably greater than can be encountered in a similaramount of space anywhere else on Earth, including the Amazon rain forest. Researcherswho once picked apart a single coral colony counted more than eight thousandburrowing creatures belonging to more than two hundred species. Using moresophisticated genetic-sequencing techniques, scientists recently looked to see how manyspecies of crustaceans alone they could find. In one square metre at the northern end ofthe Great Barrier Reef, they came up with more than two hundred species—mostly crabsand shrimp—and in a similar-size stretch, at the southern end, they identified almosttwo hundred and thirty species. Extrapolating beyond crustaceans to fish and snails and

sponges and octopuses and squid and sea squirts and on through the phyla, scientists

Page 9: The New Yorker- Unnatural Selection

sponges and octopuses and squid and sea squirts and on through the phyla, scientistsestimate that reefs are home to at least a million and possibly as many as nine millionspecies.

This diversity is even more remarkable in light of what might, to extend the urbanmetaphor, be called reefs’ environs. Tropical seas tend to be low in nutrients like nitrogenand phosphorus. Since most forms of life require nitrogen and phosphorus, tropical seasalso tend to be barren; this explains why they’re often so marvellously clear. Ever sinceDarwin, scientists have been puzzled by how reefs support such richness under nutrient-poor conditions. The best explanation anyone has come up with is that on reefs—andhere the metropolitan analogy starts to break down—all the residents enthusiasticallyrecycle.

“In the coral city there is no waste,” Richard C. Murphy, a marine biologist who workedwith Jacques Cousteau, has written. “The byproduct of every organism is a resource foranother.” Corals are not only the architects of the system, they’re also the repairmen;without their ceaseless maintenance, there’s just “rapidly eroding rubble.” According toRoger Bradbury, an ecologist at Australia National University, if reefs were to disappear,the seas would look much as they did in Precambrian times, before fish had evolved. “Itwill be slimy,” he has observed. Worldwide, some five hundred million people rely onreefs for food, protection, income, or a combination of all three. Attaching a monetaryvalue to these goods and services is difficult—some entire nations are composed of reefs—but estimates run as high as three hundred and seventy-five billion dollars a year.

Because so much is at stake, Gates argues, the super-coral project is imperative. “I don’treally care about the ‘me’ in this,” she said one day over lunch in a strip mall in Kaneohe,the town closest to Moku o Lo‘e. “I care about what happens to corals. If I can dosomething that will help preserve them and perpetuate them into the future, I’m going todo everything I can.”

But scale is also what makes many other researchers leery of the project. Terry Hughes,the director of the Australian Research Council’s Centre of Excellence for Coral ReefStudies, once did a study of conventional coral-restoration projects, which involve raisingcoral colonies in tanks and transplanting them onto damaged reefs.

“I scoured the literature for any examples I could find,” he told me. He found some twohundred and fifty projects, which collectively cost a quarter of a billion dollars. The totalarea that was covered by the projects was just two and a half acres, or roughly twofootball fields.

“So we can call that the ‘restored area,’ though there are issues around that, because oftenthe corals in these projects die,” Hughes went on. “When you consider just the GreatBarrier Reef, which is a tiny fraction of the world’s reefs, it has the area of Finland. So

going from a test tube or an aquarium to millions of football fields is hugely expensive,

Page 10: The New Yorker- Unnatural Selection


going from a test tube or an aquarium to millions of football fields is hugely expensive,obviously.” The sort of scaling up that would be required would mean corals could nolonger be transplanted; they’d have to be dispersed in another way, perhaps as embryos.(Coral embryos form larvae that drift around for a while before settling.)

“If you put corals—super corals—out in Kaneohe Bay, it would take probably thousandsof years for them to spread naturally from Hawaii, which is an isolated archipelago,”Hughes said. “So you’d have to have some mechanism—aerial spraying from helicoptersor something—to spread them around the Pacific. I don’t know how you would get tothat next step.” At the time I spoke to Hughes, it was late summer in Australia, and thenorthern part of the Great Barrier Reef was suffering from the worst bleaching thatobservers had ever seen.

Ken Caldeira is a researcher at the Carnegie Institution for Science, at StanfordUniversity, who studies ocean acidification. He noted that reef-building corals, from theorder Scleractinia, have been around at least since the mid-Triassic. Yet reefs remainconfined to those relatively few spots on the planet where conditions suit them just right.

“I find it implausible that we’re going to succeed in doing in a couple of years whatevolution hasn’t succeeded at over the past few hundred million years,” Caldeira observed.“There’s this idea that there should be some easy techno-fix, if only we could be creativeenough to find it. I guess I just don’t think that’s true.”

alf a hemisphere away from Moku o Lo‘e, the American Chestnut Research andRestoration Project operates out of several labs and a greenhouse in Syracuse,

New York. It, too, might be described as an effort at assisted evolution, only with a muchmore radical assist. The project’s aim is not to breed up a tougher tree but to create onethrough genetic engineering.

William Powell, a professor at the State University of New York’s College ofEnvironmental Science and Forestry, founded the chestnut project with a colleague,Charles Maynard, and now they co-direct it. Powell is fifty-nine, with gray hair, darkeyebrows, and a boyish earnestness.

“I love trees,” he told me recently. We were sitting in his office, which is decorated with apair of street signs on a metal pole. One sign says “Chestnut Lane,” the other “ElmStreet.” Powell’s wife gave him the signs as a birthday gift, because he likes to point outthat practically every town in America has roads named for the two trees. Since there’snothing to anchor the pole to, it lists to one side, as if hit by a truck.

“It wasn’t the airplanes. ’Twas all these goddam cupcake places killed the beast.”OCTOBER 25, 2010

Page 11: The New Yorker- Unnatural Selection

Until about a century ago, the American chestnut, Castanea dentata, dominated theforests of the eastern United States; in some parts of the country, one in four trees was achestnut, in some parts even more. Many chestnuts were enormous—ten feet wide and ahundred feet high—and their wood, which is rot-resistant, was used for everything fromfurniture and shingles to railroad ties and utility poles.

“Not only was baby’s crib likely made of chestnut, but chances were, so was the old man’scoffin,” a plant pathologist named George Hepting wrote.

Then, in 1904, the chief forester at the New York Zoological Park—now the Bronx Zoo—noticed that some of the chestnut trees in the park were ailing. The following year, somany trees were turning brown that the forester appealed for help to the U.S.Department of Agriculture and the New York Botanical Garden. Within five years,chestnut trees from Maryland to Connecticut were dying. The culprit was identified as afungus, which had been imported from Asia, probably on Japanese chestnut trees,Castanea crenata. ( Japanese chestnuts, which co-evolved with the fungus, find it only aminor irritant.) By the nineteen-forties, some four billion American chestnut trees hadbeen wiped out. American chestnuts can resprout from the root collar; today, pretty muchthe only examples that still exist in the woods are small, spindly trees that have sprung upin this way.

“They will grow for a while and then get killed down to the ground again,” Powell toldme. “So they’re kind of in what I call a Sisyphean cycle.” (The trees known as horsechestnuts, which can be found in many parks and gardens, are not, technically, chestnutsat all; they are members of a different family.)

Efforts to save Castanea dentata began almost as soon as the blight swept through. Thefirst attempts involved hybridizing American chestnuts with other chestnut species. Thencame zapping chestnuts with gamma radiation, in the hopes of producing a beneficialmutation. Next was a scheme to weaken the fungus by using a virus. These effortsproduced thousands upon thousands of trees, all of which either succumbed to the blightor were so different from the American chestnut that they could hardly be said to bereviving it.

Powell attended graduate school in the nineteen-eighties, around the same time as Gates,

Page 12: The New Yorker- Unnatural Selection

Powell attended graduate school in the nineteen-eighties, around the same time as Gates,and, like her, he was fascinated by molecular biology. When he got a job at the forestryschool, in 1990, he started thinking about how new molecular techniques could be usedto help the chestnut. Powell had studied how the fungus attacked the tree, and he knewthat its key weapon was oxalic acid. (Many foods contain oxalic acid—it’s what givesspinach its bitter taste—but in high doses it’s also fatal to humans.) One day, he wasleafing through abstracts of recent scientific papers when a finding popped out at him.Someone had inserted into a tomato plant a gene that produces oxalate oxidase, or OxO,an enzyme that breaks down oxalic acid.

“I thought, Wow, that would disarm the fungus,” he recalled.

Years of experimentation ensued. The gene can be found in many grain crops; Powell andhis research team chose a version from wheat. First they inserted the wheat gene intopoplar trees, because poplars are easy to work with. Then they had to figure out how towork with chestnut tissue, because no one had really done that before. Meanwhile, thegene couldn’t just be inserted on its own; it needed a “promoter,” which is a sort ofgenetic on-off switch. The first promoter Powell tried didn’t work. The trees—really tinyseedlings—didn’t produce enough OxO to fight off the fungus. “They just died moreslowly,” Powell told me. The second promoter was also a dud. Finally, after two and a halfdecades, Powell succeeded in getting all the pieces in place. The result is a chestnut thatis blight-resistant and—except for the presence of one wheat gene and one so-called“marker gene”—identical to the original Castanea dentata.

“I always say that it’s 99.9997-per-cent American chestnut,” he said.

Powell took me to see his and Maynard’s labs, where thousands of two-inch talltransgenic chestnuts were growing in plastic boxes. Instead of dirt, the boxes contained aclear, gooey growing medium that looked like hair gel. Then we drove over to anexperimental garden about five miles from campus. In one plot, there were scraggly,unmodified chestnuts. The trees were encircled by stumps—the remains of earlier effortsto resprout—and their trunks were ringed with gashes, as if someone had been trying toslit them open.

In another plot, surrounded by an eight-foot fence, were a few dozen transgenic trees.These had smooth, unblemished bark, which reminded me of snakeskin. The tallest wasabout ten feet high and about six inches in diameter. It was a chilly day in March, and allthe branches were bare. Powell explained that the fence was mostly to keep out deer, butalso to discourage anti-G.M.O. protesters. He told me that I ought to come back in latespring, when the trees would be in bloom. Chestnuts produce streamer-like catkins,covered in tiny white flowers. “People used to say it was like snow in June,” he said.

Before any transgenic trees can be planted outside an experimental plot, they have to be

Page 13: The New Yorker- Unnatural Selection


Before any transgenic trees can be planted outside an experimental plot, they have to beapproved by three federal agencies: the Department of Agriculture, the Food and DrugAdministration, and the Environmental Protection Agency. Powell is planning to requestapproval later this year. This will initiate a review process that could take up to five years.Once approval is granted—assuming that it is—Powell wants to produce ten thousandtrees that can be made available to the public. If all these trees get planted and survive,they will represent .00025 per cent of the chestnuts that grew in America before theblight.

“This is a century-long project,” Powell said. “That’s why I tell people, ‘You’ve got to getyour children, you’ve got to get your grandchildren involved in this.’ ”

“Once again, Pepsi defeats Clorox in a double-blind tastetest!”

FEBRUARY 14, 2011

s the world warms, and the oceans acidify, and species are reshuffled from onecontinent to another, it’s increasingly difficult to say what would count as

conservation. In his most recent book, “Half-Earth,” the biologist E. O. Wilson arguesthat the best hope for the planet’s remaining species lies in leaving them alone. Eventoday, there are vast regions where, Wilson writes, “natural processes unfold in theabsence of deliberate human intervention.” (The Amazon Basin is one such region; theSerengeti is another.) We ought to allow these processes to continue, Wilson argues. Tothis end, he recommends setting aside fifty per cent of the planet’s surface as reserves.

“Give the rest of Earth’s life a chance,” he pleads.

Those scientists who recommend this sort of hands-off approach—and there are many ofthem—stress the limits of what science can accomplish. Just because you can break anegg doesn’t mean you can put it back together. They argue that even the best-intentionedintervention can do more harm than good. People may read about a project like Gates’sor Powell’s and take exactly the wrong lesson from it.

“There’s a lot of psychology here,” Terry Hughes told me. “There is a danger of thinkingwe’ve found the technological solution, so therefore we can keep damaging reefs, becausewe can always fix them in the future.

“In terms of protecting ecosystems like coral reefs or rain forests, prevention is always

Page 14: The New Yorker- Unnatural Selection

“In terms of protecting ecosystems like coral reefs or rain forests, prevention is alwaysbetter than cure,” he added.

Advocates for techniques like assisted evolution and genetic engineering argue that themoment for being hands off has passed. Humans have already so violently altered theworld that without “deliberate intervention” the future holds only loss and more loss.

“There’s just too many people right now,” Powell told me. “I always say, ‘We need a fulltoolbox of methods to keep our forests healthy.’ And we shouldn’t limit it by saying,‘Well, you can do this method but you can’t do that method.’ 

“You have emerald ash borer going through right now,” he went on. (The borer, anotherimport from Asia, is killing ash trees from Colorado to New Hampshire.) “Should wejust leave the ash trees and say, O.K., they’re gone? Woolly adelgid is killing thehemlocks. If we lose all the hemlocks, do we just say, O.K., that’s gone? There’s what’scalled thousand-cankers disease that’s spreading on walnuts right now. Is that the kind ofattitude we should have? We have all these challenges out there, and the question is:Should we just let the trees die out? And to me that’s not an option.”

When I was in Hawaii, I found myself wavering. I would listen to Gates and agree withher: there’s no going back. Then I would get on the little ferry and try to picture thesuper-coral project moving forward. My head would start to ache. Corals are slow toreach sexual maturity, and, when they do, most spawn only once a year. Crossbreedingrequires many generations, and in that time—however long it may be—the seas will havegrown that much warmer and more acidified. Well over a thousand species ofScleractinia have been identified, and probably lots more await discovery. To save reefs isa project akin to saving forests; one species of super coral wouldn’t be enough. You’d needto breed hundreds of them. And, even if this could be accomplished, how would you getbillions and billions of polyps settled in the ocean?

Gates acknowledges the long odds. “It is daunting,” she told me. “But I’m a realist. Icannot continue to hope that our planet is not going to change radically. It already ischanged.

“There are many, many unknowns,” she went on. “And people are very quick to criticizebased on ‘But what happens if this doesn’t work and what happens if this doesn’t work?’And I say, ‘Well, I don’t know now, but I know I’ll know more when I get there.’ And Ifeel that we’re at this point where we need to throw caution to the wind and just try.” ♦

Elizabeth Kolbert has been a staff writer at The New Yorker since 1999. She won the 2015Pulitzer Prize for general nonfiction for “The Sixth Extinction: An Unnatural History.”

Page 15: The New Yorker- Unnatural Selection