Разрушители. Грибки и грядущая пандемия

Моноссон Эмили

38 Потребуется несколько стратегий, которые, вероятно, будут сочетаться. Одна из них, за которую выступают Свеннен и другие, включая Покасангре, подразумевает биологический контроль, то есть добавление или культивирование бактерий и грибов, которые обеспечивают питательные вещества или защитные химикаты или могут спровоцировать естественные защитные силы растения. Микробы, обитающие в почве в естественных условиях, могут служить кладезем ферментов, которые делают питательные вещества более доступными для растений и помогают бороться с условно-патогенными микроорганизмами, подобно микробам нашего кишечника. См. также: Kaushal M., Swennen R., Mahuku G. Unlocking the Microbiome Communities of Banana (Musa spp.) under Disease Stressed (Fusarium Wilt) and Non-Stress Conditions // Microorganisms 8. 2020. № 3.Р. 443. Для дальнейшего чтения см.: Montgomery D., Bikle A. The Hidden Half of Nature. New York: W.W. Norton, 2016.

39 Джаред Уэстбрук, переписка с автором по электронной почте, 26 апреля 2020 года. Уэстбрук приписывает расчеты Саре Фитцсиммонс; подробнее см. Fitzsimmons S.F. Magnitude of American Chestnut Restoration and the Roles of TAFC Chapters over the Next 40+ Years // YouTube. November 9, 2021. https://www.youtube.com/watch?v=PY6Ua1haBao.

40

Том Весселс, интервью с автором, 9 июня 2020 года.

Глава 9

Сертификация

В первой половине XIX века по Европе прокатилась волна эпидемии картофеля, вызванная грибоподобным оомицетом Phytophthora infestans. Везде, куда бы ни добралось заболевание, картофель сгнивал прямо в земле. Жизнь очень многих людей зависела от этого овоща, поэтому его острая нехватка привела к тому, что к 1845 году голод и нищета охватили Клэр, Керри, Мэйо и другие ирландские графства. Художник Джеймс Махони был направлен изданием Illustrated London News запечатлеть разруху, которая охватила города и деревни¹. Картина оказалась настолько ужасной, что он написал: «Я видел, как умирающие, живые и мертвые беспорядочно лежали рядом друг с другом и между ними и холодной землей больше ничего не было». Среди множества факторов, вызвавших трагедию, одним из самых очевидных была практически полная зависимость от картофеля, который использовался и для питания, и для торговли. И это при том, что клубень не является родным ни для Европы, ни для Северной Америки, где его также поразила болезнь. Его родина – Южная Америка. Скорее всего, картофель пересек океан в трюме корабля, который вез конкистадоров или торговцев обратно домой – в Европу, где в течение нескольких столетий прижился и стал своим. Фермеры отдавали предпочтение самым разным сортам: один выращивал растения, дающие связки мелких клубней, другой выбирал для посадки крупные крахмалистые белые картофелины в надежде получить такой же богатый урожай (именно такой вариант и был распространен среди ирландцев). Нежелательные и, возможно, защитные признаки подверглись выведению, и вот монокультурой оказались заняты поля по всей стране. Пока не появилась болезнь, проделавшая такой же долгий путь, как и когда-то сам картофель: через Атлантику, на корабле, плывущем домой из Америки².

Работы английского натуралиста Чарльза Дарвина радикально изменили наше понимание взаимоотношений между живыми существами и роли естественного отбора и эволюции. Также он высказывал и некоторые представления о важности географических барьеров³ для жизни и появления различных видов. По мнению Дарвина, у распространения большинства живых существ есть свой предел и его географические границы удерживают друг от друга виды, в том числе и те, которые мигрируют. Именно благодаря этим ограничениям мы должны сказать спасибо за «богатство жизни»⁴, которое существует в мире. Живые существа, рассеянные в свое время по континентам, менялись, эволюционировали под естественным давлением окружающей среды, как, например, галапагосские вьюрки и другие изученные Дарвином виды, которые от одного острова к другому проявляли свои отличительные черты.

Но эти идеи об эволюции и географических границах актуальны не только для живых существ, но и для вспышек заболеваний, включая нынешние и будущие грибковые пандемии. Животные, растения и микробы развиваются как сообщество. Их изменения зависят от окружающей среды, а некоторые способны в ответ менять условия, в которых живут. Так, дерево может создавать больше тени или становиться для некоторых видов убежищем, а обилие водорослей, микробов или мелких млекопитающих способно давать такое количество пищи, что она повлияет на популяцию других животных. Хищники и их добыча склонны находить баланс между жизнью и смертью, при котором популяции обоих субъектов сохраняются и не выходят за рамки привычных циклов подъема и спада численности. Стало больше корма – популяция хищников выросла, но как только количество пищи пошло на спад, число тех, кто от нее зависит, тоже уменьшилось. Аналогичным образом ведут себя и патогены, и их хозяева. Так что в то время, как Дарвин работал над выяснением связи между живыми существами и окружающей средой, не выходя из своего дома в лондонском Бромли, Европа испытывала на себе последствия смешения флоры, фауны и микробов, которое образовалось из-за того, что некоторые виды были перенесены в места, которые не входили в их привычный ареал обитания.

Когда на полях Европы началась эпидемия, картофель, который посадил Дарвин на своей земле, тоже подвергся гниению⁵. В Чили, Эквадоре и других местах, где ему удавалось бывать, – отовсюду он привозил образцы дикого картофеля, а также отправлял их друзьям-ботаникам, в том числе троюродному брату, Уильяму Дарвину Фоксу, чтобы они тоже смогли вырастить их и изучить. Когда по всей Европе начали гибнуть посевы, ученые задались вопросом, каким образом это могло произойти так внезапно и причем повсеместно, а Дарвин задумался, может ли картофель, который он привез из Чили, быть более устойчивым к болезням. В то время некоторые ученые считали, что дикий картофель или семена картофеля, собранные в местности, откуда он родом, могут помочь возродить урожай в Европе. Однако усилия Фокса по выращиванию чилийского картофеля не увенчались успехом – на волне эпидемии тот тоже погиб. «Боюсь, это решает вопрос о целесообразности получения семян напрямую из дикого растения»⁶, – написал он, расстроенный случившимся. Однако стоит отметить, что, несмотря на то что чилийский картофель, привезенный Дарвином, погиб, недавно было обнаружено, что другие дикие виды устойчивы к поражению болезнями⁷.

Вскоре Дарвин обратил свое внимание на механизмы

эволюции, а другие занялись изучением инфекционных заболеваний. Тот факт, что невидимая жизнь – грибки, бактерии и другие микроскопические создания – может вызывать заболевания, способные стать катастрофой для мира, еще не рассматривался наукой и медициной. До исследований и открытий Пастера и Коха оставались десятилетия. Считалось, что миллионы микробов, населяющих каплю гноя или крови, или мицелий, растущий в картофеле, не вызывают болезни, а просто являются приспособленцами, питающимися умирающей или уже умершей плотью. Поэтому, когда картофельные посевы поразила эпидемия, никто не усомнился, что гниющие растения покрыты каким-то грибком: это казалось ясным как белый день. Но ученые заспорили о том, мог ли грибок стать причиной таких несчастий. Первым же, кто заявил, что болезнь действительно вызывается грибком, который впоследствии получил название Phytophthora infes tans, стал коллега Дарвина – преподобный Майлз Беркли⁸. Хотя первоначально данный вид и был классифицирован как грибок, сейчас он признан водяной плесенью – организмом, который более близок к растениям, чем к грибам, но который выглядит и ведет себя как гриб, потому что распускает мицелий и размножается спорами. Этот микроб стал первым, который был идентифицирован как патоген.

Голод, спровоцированный эпидемией картофеля, стал деянием рук человека. Будучи неутомимыми торговцами и путешественниками, мы сделали так, что виды, многие из которых миллионы лет жили отдельно друг от друга, разделенные океанами, островами и горами, вдруг столкнулись на одном поле, в одном саду. Мы перемешали мировую биоту, и это привело к разрушительным последствиям. Более века назад, осознав опасность распространения патогенов и вредителей по всему миру, энтомолог Министерства сельского хозяйства США Чарльз Марлатт добился принятия мер, которые взяли бы под контроль этот процесс. Но с тех пор торговля растениями пережила взрывной рост, увеличившись на 500 % только за последние полвека⁹. Ежегодно в наши порты прибывает более миллиарда растений или их фрагментов, предназначенных для размножения. Многие из них упаковываются в транспортные контейнеры и отправляются по морю на судах длиной в два и более американских футбольных поля. Они способны перевозить более двадцати тысяч контейнеров! Так насколько хорошо работают наши средства защиты растений? И возможно ли вообще остановить следующую пандемию растений или культур?

* * *

Меган Ромберг работает в Службе инспекции здоровья животных и растений Министерства сельского хозяйства США, и в ее обязанности входит идентификация грибов, которые обнаруживаются на растениях или растительных материалах, прибывающих в страну водным путем. Своей работой она продолжает дело миколога Флоры Паттерсон, выявившей пузырчатую ржавчину сосны, и Чарльза Марлатта, который боролся за предотвращение проникновения в страну вредителей и патогенов растений.

Ромберг считается микологом национального уровня, а таких в стране всего два (второй – Джон Маккеми). Проводя свои дни за микроскопом и рассматривая гифы и споры, она заглядывает в мир, который большинство из нас никогда не увидит. Многие образцы, которые оказываются под пристальным взором Ромберг, поступают с передовой – из портов, где специалисты Таможенно-пограничной службы США инспектируют срезанные цветы, скоропортящиеся фрукты и овощи, а также растения для посадки (семена, клубни, черенки – все, что может быть использовано для размножения конкретного растения). Хотя Таможенная служба США работает в каждом порту, через который осуществляется въезд в Соединенные Штаты, специальные пункты, известные как станции инспекции растений, разбросаны по всей стране. В настоящее время существуют 17 таких пунктов¹⁰, в которых сотрудники Службы инспекции здоровья с особой тщательностью проверяют растения, предназначенные для посадки. Фрукты и овощи, которые будут съедены или выброшены на помойку, – тупик для любого зазевавшегося вредителя или патогена, а вот те, что окажутся в земле и получат новую жизнь, требуют особенного контроля. Растениям из одной страны может уделяться больше внимания, чем растениям из другой, но специалисты в портах хорошо обучены искать симптомы заболеваний. Если инспектор подозревает грибковую инфекцию, растение передается «специалисту по выявлению микологических заболеваний». Разнообразие импорта огромно, как и разнообразие грибков, которые могут на нем путешествовать, однако в стране всего 20 специалистов, которые углубленно занимаются их идентификацией. Это крайне небольшое число, учитывая, что в портах поисками вредителей занято более сотни энтомологов. По словам Ромберг, каждый специалист по выявлению микологических заболеваний просматривает около тысячи образцов в год, а сама она каждую неделю находит то, чего никогда раньше не видела.

Когда Ромберг разглядывает пятно на листе, она представляет себе микроскопический ландшафт, покрытый спорами – длинными и тонкими, похожими на звезды и спирали, имеющими придатки. Поскольку часто гифы или мицелий одного гриба очень похожи на гифы или мицелий другого, споры очень полезны для идентификации. Когда специалист по выявлению микологических заболеваний оказывается в тупике, он передает образцы Ромберг или Маккеми, и за последние пять лет им удалось распознать более тысячи различных таксонов грибов на растениях-хозяевах. Растения и части растений считаются скоропортящимися, а время для импортеров – это деньги, поэтому большинство образцов должны быть обработаны и идентифицированы в течение одного-двух дней, и споры очень помогают в этом процессе. Но иногда приходится принимать решение без полного подтверждения вида гриба, основываясь на данных о растении, месте его происхождения или других факторах, которые могут помочь определить то, что невозможно увидеть. Болезнь все равно может проскочить, и если это произойдет, то через пару лет какой-нибудь фермер неизбежно обнаружит ее на своем поле и отправит образец Ромберг.