Разрушители. Грибки и грядущая пандемия

Моноссон Эмили

На протяжении большей части нашей сельскохозяйственной истории процессы селекции и улучшения пищевых растений не отличались точностью. В глубине генома всегда оставался некий элемент необузданности, благодаря которому даже на одном и том же поле могли вырасти пшеница или рис, немного отличающиеся от тех, что росли рядом. Эта вариативность спасала целые виды, потому что, если одни растения гибли от жары, засоления почвы или нашествия насекомых, другие могли пережить эти напасти и продолжать жизненный цикл. Такие одомашненные культуры, сохранившие генетическое разнообразие, называются местными сортами¹, и именно они доминировали на протяжении большей части нашей сельскохозяйственной истории. В XX веке селекционеры уже гораздо больше понимали, что такое наследственность и как ее использовать в работе. Они с азартом взялись за улучшение растений, выводя их по своему вкусу, сохраняя желаемые черты и вытесняя другие, подвергая культуры генетическим экспериментам. Все это привело к тому, что сегодня многие местные сорта растений заменены их высококультурными двойниками, которые генетически более однородны

и предсказуемы. По мере того как производители уходили от вариативности, генофонд растений сужался. Мы получили более вкусные, красивые фрукты и овощи – настоящее изобилие, – но заплатили за них генетическим разнообразием.

Урожаи росли тоннами, а гены уходили на второй план². Популярные культуры сократились с сотен и тысяч видов до горстки лучших. В Соединенных Штатах пшеница, кукуруза и помидоры, которые быстро росли и эффективно противостояли вредителям и патогенам, с легкостью путешествовали через всю страну или даже за ее пределы, но с 1903 по 1983 год количество сортов капусты, которое исчислялось пятью сотнями, сократилось до чуть более двух десятков, было потеряно почти все разнообразие арахиса и более трехсот сортов томатов³. Человечество сделало выбор в пользу более вкусных клубней, корней, листьев и плодов, вытеснив полезные для растений свойства, такие как способность защищаться от вредителей, патогенов и хищников, включая человека, выделением защитных химических веществ. По мере того как посевы становились все более однородными, возрастал риск массового неурожая из-за болезней, вредителей или скачков климата, и такая картина наблюдалась не только в Соединенных Штатах, но и по всему миру.

В прошлом веке селекционеры, ученые, любители и фермеры наконец обеспокоились потерей любимых сортов сельскохозяйственных культур и местных сортов, поэтому начали собирать и сохранять семена и другой генетический материал. Некоторые взялись за это дело из желания сберечь хорошую наследственную породу растений. Другие – так как осознали, что, если этого не делать, в один прекрасный день мир утратит растительное разнообразие и окажется лицом к лицу с массовым голодом. В начале 1990-х годов Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН поручила Кэри Фаулеру оценить текущее состояние мирового разнообразия сельскохозяйственных культур. Как уже говорилось выше, Фаулер работал в сельском хозяйстве и хорошо разбирался в вопросах экономики продовольствия. «То, что я и моя команда обнаружили, – написал он впоследствии, – шокировало нас»⁴. Зародышевая плазма, являющаяся самым ценным природным ресурсом в мире, находилась под угрозой. Несколько лет спустя Фаулер и Шэндс предложили разработать систему резервного копирования мирового растительного разнообразия, которая обеспечила бы жизнеспособность хороших семян для будущих поколений.

В 2006 году Фаулер возглавил проект по сбору и сохранению семян, который мы сегодня знаем как Всемирное семенохранилище⁵. Оно разместилось в Норвегии – на арктическом архипелаге Шпицберген – и, к неудовольствию его создателя, получило неофициальное название «Хранилище Судного дня». Данный объект находится более чем в тысяче километров от Северного полюса, а вход в него напоминает портал из научно-фантастического фильма – футуристическая дверь посреди мрачного, непригодного для жизни пейзажа, за которой скрывается убежище. Только в данном случае убежище для семян – сотен миллионов, а возможно, и миллиардов. Оно выглядит как 130-метровый горизонтальный туннель, вырубленный в скале, который выходит в пространство, покрытое сверкающими кристаллами льда. Фаулер называет его собором. Там тяжелые металлические двери, покрытые льдом, ведут в три отдельные комнаты, температура в которых держится на уровне –18 °C. Это гигантская морозильная камера, настолько же прочная и крепкая, как бомбоубежище.

В начале XX века самая большая коллекция семян в мире хранилась во Всесоюзном институте растениеводства в Ленинграде (ныне – Санкт-Петербург), и большую ее часть собрал Николай Вавилов⁶. Подобно исследователям сельского хозяйства Дэвиду Фэрчайлду и Фрэнку Мейеру из Министерства сельского хозяйства США, Вавилов путешествовал по миру в поисках съедобных культур. Он также изучал генетику и понимал значение генов растений для иммунитета к болезням. У России был большой опыт борьбы с голодом, и Вавилов, намереваясь предотвратить его повторение в будущем, создал и оберегал банк семян. К 1941 году, когда Адольф Гитлер приказал начать осаду Ленинграда и уморить голодом его жителей, в банке хранились семена более трехсот тысяч сортов растений. Здесь были картофель, рис, кукуруза, пшеница – все культуры, которые даже в том виде, в котором они были, смогли бы прокормить людей. Это знали и голодающие местные жители, и, скорее всего, немцы. Несколько русских ботаников, полных решимости защитить бесценный тайник, заперлись внутри в окружении еды, которую не собирались трогать. С 1942 по 1943 год по меньшей мере девять из них умерли от голода, так и не притронувшись к ценным запасам, а прорыв блокады произошел только в 1944 году. Сам Вавилов умер, отбывая двадцатилетний срок в трудовом лагере после того, как был арестован и обвинен в шпионаже для британской стороны. Причиной его смерти в 1943 году также стал голод⁷.

По всему миру банки семян стали появляться в 1960–1970-х годах. К 2010-му их уже было приблизительно две тысячи, а общее число хранимых в них образцов перевалило за семь миллионов⁸. Некоторые из таких банков специализируются на нескольких культурах или способны хранить лишь ограниченное количество семян, а другие просто огромны. В международном научно-исследовательском институте риса на Филиппинах хранится целая коллекция

сортов данной культуры, а в Мексике создан международный центр по сохранению пшеницы и кукурузы – сотни подобных банков разбросаны по всему миру.

В США на территории Университета штата Колорадо в Форт-Коллинсе находится хранилище семян, известное как Национальная лаборатория по сохранению генетических ресурсов Службы сельскохозяйственных исследований⁹. Эта лаборатория является частью Национальной системы зародышевой плазмы растений Министерства сельского хозяйства США, которая включает в себя объект в Пулмене, штат Вашингтон, где хранится зародышевая плазма люцерны, нута и салата. Коллекция кукурузы, проса и киноа находится в Эймсе, штат Айова. В Женеве, штат Нью-Йорк, – зародышевая плазма яблок, вишни и винограда, а Форт-Коллинс является резервным местом, куда отправляются на глубокое хранение в защищенном от катастроф бетонном здании семена и зародышевая плазма из других центров и банков. В 1990-х годах здесь заработал национальный банк генов животных¹⁰, а в 2000-х – вирусов, грибов и бактерий, которые используются для исследований. Сейчас в банке Министерства сельского хозяйства США хранится зародышевая плазма почти 13 тысяч видов растений – в виде семян, а также корней, побегов и «спящих» почек. Здесь также собраны образцы спермы, крови и другие фрагменты ДНК коров, лосося, медоносных пчел и червей. Есть также семена и зародышевая плазма растений и семян, находящихся под угрозой исчезновения, в том числе белокорой сосны¹¹. По сути, это продовольственное хранилище страны, в котором, как и в аналогичных учреждениях по всему миру, находится то, что один из ученых Министерства сельского хозяйства США называет «тонкой зеленой линией»¹² между продовольственной безопасностью и глобальным голодом.

И все же в 2003 году Фаулер и Шэндс опасались, что лишь немногие из банков действительно безопасны. Некоторые из них не имели достаточного финансирования и не могли приобрести все необходимое; другие располагались в политически нестабильных регионах, где не было практически никакой безопасности, или их морозильные камеры не отличались надежностью. «Многие генные банки были не столько банками, – заметил Фаулер, – сколько хосписами. Некоторые из них были моргами»¹³. Тогда-то они и разработали план Б. К 2015 году во Всемирном семенохранилище удалось аккумулировать при поддержке более чем двухсот стран миллионы семян, собранных из девятисот тысяч уникальных образцов растений¹⁴. Несмотря на то что объем приобретений растет с каждым годом, остается все еще много места – хранилище рассчитано на два с половиной миллиарда семян более чем четырех миллионов сортов сельскохозяйственных культур. Если случится какой-нибудь глобальный катаклизм, если культуры начнут погибать от быстро меняющегося климата или грибковой инфекции, а война или другая экологическая катастрофа уничтожит существующие банки семян, будущее человечества продолжит храниться глубоко внутри горы, в вечной мерзлоте.

* * *

За всю свою историю человечество еще не встречалось с более опасным врагом для сельскохозяйственных культур, чем стеблевая ржавчина пшеницы, она же Puccinia graminis. Этот грибок преследовал фермеров на протяжении тысячелетий, вынуждая порой прибегать к самым разным способам борьбы. Например, древние римляне обращали внимание на то, как по мере развития грибка растения покрывались наростами красного цвета, поэтому стали приносить в жертву рыжих лисиц, собак и других животных в надежде умиротворить Робига, бога ржавчины. Сегодня стеблевая ржавчина по-прежнему представляет опасность, в какой бы части света ни росла пшеница. Например, в США грибок Puccinia graminis вызвал крупнейшие эпидемии в 1916 и 1935 годах, заодно спровоцировав уничтожение кустов барбариса. Как и в случае с пузырчатой ржавчиной сосны, Puccinia graminis может поражать не только пшеницу, но и других хозяев – это кусты барбариса. Поэтому после вспышки 1916 года и вплоть до 1970 года сотни этих растений были уничтожены в тех штатах, где грибок наиболее активно заражал посевы¹⁵. В некоторых регионах мира, где и без этого существовали проблемы с продовольственным обеспечением, эпидемии ржавчины вызвали сильный голод. Таким образом, это заболевание представляет опасность для всего человечества, поэтому является общей проблемой. Стремясь ее решить, в 1944 году Фонд Рокфеллера отправил молодого фитопатолога Нормана Борлоуга в Мексику, где на полях как раз свирепствовала ржавчина. Задача Борлоуга состояла в том, чтобы улучшить качество выращиваемой там пшеницы и обучить мексиканских фермеров.

В 1933 году, будучи студентом колледжа, Борлоуг стал свидетелем продовольственного бунта¹⁶. Цены на молоко упали, и по городам США прокатилась волна беспорядков: работники молочной промышленности устраивали забастовки, нападали и опрокидывали молоковозы и избивали всех, кто становился на их пути. Особенно впечатлила Борлоуга потасовка, которая случилась на улицах Миннеаполиса, когда голодные горожане окружили цистерну с молоком и передавили друг друга. По словам будущего фитопатолога, соприкоснувшись так близко с отчаянием, которое может вызвать голод, он в итоге взял курс на то, чтобы изменить историю сельского хозяйства. После окончания колледжа Борлоуг нашел общий язык со специалистом по патологии растений¹⁷, который изучал стеблевую ржавчину, а когда оказался по заданию в Мексике, понял, что это заболевание имеет настолько постоянный характер, что выращивание пшеницы, по сути, представляет собой «упражнение по борьбе с ржавчиной»¹⁸. Борлоуг засучил рукава и принялся за селекцию пшеницы, чтобы сделать ее более устойчивой.