Разрушители. Грибки и грядущая пандемия

Моноссон Эмили

Когда первая волна фузариозного увядания бананов уничтожила сорт Гро-Мишель, селекционеры попытались вывести его устойчивый к болезни вариант. Им это не удалось, но кое-что в запасе все-таки было – сорт Кавендиш. Учитывая, что в данный момент по миру распространяется новая разновидность фузариозного увядания бананов, необходимо уже сейчас подумать о том, с чем мы останемся, когда, возможно, проиграем эту битву снова. У селекционера Рони Свеннена такой запасной план есть. До 2019 года Свеннен возглавлял лабораторию улучшения тропических культур в Левенском католическом университете в Бельгии, где заведовал крупнейшим в мире собранием бананов разных сортов. Эта коллекция хранится под эгидой Международного центра транзита зародышевой плазмы³⁷. Сейчас Свеннен возглавляет программу селекции бананов в Нигерии – в Международном институте тропического сельского хозяйства, который находится

в Ибадане и является некоммерческой организацией. Правда, с институтом его связывает гораздо более давняя история: еще в 1970 годах Свеннен работал здесь, собирая образцы банановых растений на фермах и в лесах по всему континенту и изучая лучшие методы выращивания этой культуры. Именно благодаря тому, что в Африке предпочтение отдается разнообразию сортов бананов, коллекция Международного центра транзита зародышевой плазмы настолько велика: она включает более 1500 сортов десертных бананов и плантанов, 100 из которых съедобны, а 40 обладают более или менее сладким вкусом³⁸. Здесь есть образцы из Восточной Африки, Демократической Республики Конго, Вьетнама, Индии и практически всех стран, где растут бананы.

Как ни странно, большинство культивируемых бананов не имеют жизнеспособных семян. Вспомните последний съеденный вами банан: четыре крошечные черные точки, которые вы заметили в мякоти, – это и есть их остатки. А если нет семян, нечего и собирать, чтобы хранить на будущее. Вместо этого в Международном центре транзита зародышевой плазмы содержатся меристемы бананов, то есть скопления клеток, которые нарастают слоями вокруг побегов. Эти меристемы выращивают в пробирках в виде проростков или замораживают и хранят в жидком азоте. После размораживания их можно использовать для выращивания крошечных банановых саженцев. Нижний этаж университета заполнен тысячами пробирок с ярко-желтыми пластиковыми крышками, в каждой из которых в нескольких миллилитрах субстрата покоится маленькое растение. По запросу ученых и селекционеров центр рассылает тысячи образцов бананов по всему миру. Большинство отправляется в развивающиеся страны, где фермерам нужны банановые растения, способные противостоять фузариозному увяданию или черной сигатоке, нематодам или климатическим условиям. Генетическое разнообразие коллекции Международного центра транзита зародышевой плазмы – это надежда на будущее, в котором у нас будут бананы.

Большинство бананов, от Кавендиша до десертных, произошли от двух разных диких сортов, имеющих семена, – Musa acuminata и Musa balbisiana. При продольном разрезе мякоть M. acuminata усыпана рядами крупных черных семян, похожих на жемчужины, а плоды M. balbisiana отличаются небольшим размером и овальной формой. Бананы, к которым мы привыкли, далеки от них и по внешнему виду, и по вкусу, и генетически. В то время как оба диких сорта бананов имеют по две копии каждой из одиннадцати хромосом и являются диплоидными, большинство бананов, которые мы едим, – триплоидные: их клетки содержат три набора хромосом. Триплоидные растения и животные, как правило, стерильны. Даже если бы наши бананы можно было размножать традиционным способом, их потомство было бы практически бессемянным³⁹, потому что за века семена постепенно исчезли из их мякоти. Практически все культивируемые сегодня сорта бананов размножаются клонально.

«Вы можете создать любой банан⁴⁰, – говорит Свеннен, имея в виду, что можно скрестить один банан с другим и вывести новый сорт. – Но это сложный и утомительный процесс»⁴¹. А когда это сделано, возникает проблема поиска редких семян. Растения, которые являются кандидатами на гибридизацию, сначала вручную опыляются. Как только плоды начинают менять цвет с зеленого на желтый, гроздь собирают и отправляют на дозревание. Тысячи бананов очищают от кожуры, раздавливают и перетирают, чтобы собрать генетическое золото – горстку семян. После сбора из оплодотворенных семян извлекают зародыши и высаживают их, чтобы новое растение можно было оценить по росту, устойчивости к болезням или вкусу. Когда селекционеры впервые попытались вывести гибриды для борьбы с фузариозным увяданием – еще до секвенирования ДНК и других новых технологий, – на выведение растения с желаемыми признаками могли уйти десятилетия, если это вообще было возможно. Теперь, по словам Свеннена, «у нас есть десятки тысяч гибридов»⁴². Тем не менее их производство – это нелегкий труд. Свеннен описывает этот процесс в цифрах⁴³: из 25 тысяч семян, собранных с 13 тысяч гроздей, прорастает

чуть менее 4 %, или около 800, которые становятся жизнеспособными растениями. По сравнению с другими семенными культурами, такими как рис или кукуруза, это ничтожно мало, но каждое из этих гибридных растений таит в себе множество возможностей – от повышенной устойчивости к болезням до ускоренного роста или повышенной питательности.

Когда-нибудь, в ближайшем или отдаленном будущем, на полках продуктовых магазинов будут лежать бананы, которые выглядят совершенно иначе, чем мы привыкли. Они будут красными, короткими или толстыми. Одни будут более крахмалистыми, другие – более сладкими. Может быть, даже появится такое же большое разнообразие бананов с низким содержанием пестицидов, какое можно наблюдать среди яблок. Когда это произойдет, вы будете знать, что Свеннен, Кема и другие добились успеха, и это будет повод для радости.

Бананы – лишь одна из основных сельскохозяйственных культур. Практически каждый кусочек пищи, который мы выращиваем из почвы, подвержен воздействию грибков, бактерий, вирусов, избытка или недостатка воды, изменения климата и множества других экологических проблем. Спасение наших продуктов и нас самих заложено в генах растений.

Примечания к главе 7

1 Ramirez-Villegas J. et al. State of Ex Situ Conservation of Landrace Groups of 25 Major Crops // Nature Plants 8. 2022. Р. 491–499. Для получения более подробной информации о местных сортах см.: Casanas F. et al. Toward an Evolved Concept of Landrace // Frontiers in Plant Science 8. February 8, 2017. Р. 1–7.

2 Гены. Damania A.B. History, Achievements, and Current Status of Genetic Resources Conservation // Agronomy Journal 100. January 1, 2008. № 1.Р. 9–21.

3 Fowler C. Seeds on Ice: Svalbard and the Global Seed Vault. Westport, CT: Prospecta, 2016. Р. 82. См. также: Baranski M. Seed Banking 1979–1994 // Embryo Project Encyclopedia. January 28, 2014. https://embryo.asu.edu/pages/seed-banking-1979-1994.

4 Fowler C. Seeds on Ice // American Scientist 104. 2016. № 5.Р. 304.

5 Там же.

6 Nabhan G. How Nikolay Vavilov, the Seed Collector Who Tried to End Famine, Died of Starvation // Splendid Table. https://www.splendidtable.org/story/2013/10/17/how-nikolay-vavilov-the-seed-collector-who-tried-to-end-famine-died-of-starvation.

7 Baranski M. Nikolai Ivanovic Vavilov (1887–1943) // Embryo Project Encyclopedia. March 15, 2014. https://embryo.asu.edu/pages/nikolai-ivanovic-vavilov-1887-1943.

8 Peres S. Saving the Gene Pool for the Future: Seed Banks as Archives // Studies in History and Philosophy of Science Part C: Studies in History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences 55. 2016. Р. 96–104.

9 Griesbach R.J. 150 Years of Research at the United States Department of Agriculture: Plant Introduction and Breeding // USDA, Agricultural Research Service. June 2013. https://www.ars.usda.gov/ARSUserFiles/oc/np/150YearsofResearchatUSDA/150YearsofResearchatUSDA.pdf.

10 Griesbach. 150 Years. Поиск семян USDA можно выполнить на этом сайте: https://www.grin-global.org/.

11 Sethi S. This Colorado Vault Is Keeping Your Favorite Foods from Going Extinct // Counter. March 5, 2018.Зародышевая плазма и семена хранятся и в других частях страны. В Корваллисе, штат Орегон, есть фрукты и орехи. На объекте в Женеве, штат Нью-Йорк, связанном с Корнеллским университетом, хранятся яблоки, вишни и разнообразные сорта винограда. В университете также находится одна из новых коллекций – хранилище семян конопли. Семена и растения передаются исследователям и селекционерам по всему миру, которые стремятся вывести урожай, способный противостоять засухе, болезням и вредителям.

12 Korzekwa K. The Necessity of Finding, Conserving Crop Wild Relatives // Science Daily.Debner E. Ames Seed Bank Saves for Future // Iowa State Daily. October 2, 2012.

13 Fowler. Seeds on Ice. Р. 48.

14 Там же. Р. 304.

15 American Phytopathological Society. https://www.apsnet/org/members/leadership/history/Documents/1908-1918_right.pdf.

16 Mann C. The Wizard and the Prophet: Two Remarkable Scientists and Their Dueling Visions to Shape Tomorrow’s World. New York: Vintage, 2018. Р. 108.