ЗАРАЗА НАЧИНАЕТ СВОЕ РАСПРОСТРАНЕНИЕ, перемещаясь вместе с рабочими с фермы на ферму. Сначала кажется, что это локальная проблема, но в конце концов она пересекает границы и океаны и охватывает весь мир. Эта зараза, фузариозное увядание тропической расы 4 (TR4), может привести к массовому вымиранию. К счастью, эта пандемия придет не к нам, людям. Вместо этого она нацелена на наши любимые фрукты: TR4 может уничтожить банан Кавендиш.
Это очень важно. Бананы — самый распространенный фрукт в мире, и 99% бананов, продаваемых на международном рынке, относятся к сорту Кавендиш. В общей сложности мы, люди, съедаем 80 миллионов тонн Кавендиша в год, плоды примерно 5 миллиардов тропических деревьев. В следующий раз, когда вы будете нарезать Кавендиш на хлопья или добавлять его в смузи, наслаждайтесь им, пока есть возможность. Банан, каким мы его знаем, может скоро стать историей. С другой стороны, на его место может прийти лучший и более вкусный банан.
Вспышка Заболевания
В начале 1990-х годов фермеры из Малайзии и Индонезии начали сообщать, что их плантации Кавендиша гибнут от неизвестного патогена. Болезнь распространялась с поразительной скоростью. Сначала увядали и желтели листья нескольких растений. В течение года болезнь поразила треть деревьев. Через год вся плантация была уничтожена.
В конце концов, виновник болезни был определен: TR4, грибок, живущий в почве и сохраняющийся там десятилетиями, не поддающийся химическим опрыскиваниям. Вскоре он распространился на соседние страны: Китай, Австралию и Филиппины, а затем через Центральную Азию добрался до Турции, вероятно, попав на зараженное сельскохозяйственное оборудование и обувь рабочих. В 2013 году он достиг Африки, где был обнаружен на ферме в Мозамбике. В прошлом году он, наконец, попал в Латинскую Америку — крупнейшего в мире экспортера бананов, что заставило Колумбию объявить «чрезвычайную фитосанитарную ситуацию».
Уровень тревоги вполне оправдан: Кавендиш не имеет устойчивости к TR4, а у фермеров практически нет средств лечения. На данный момент, когда TR4 поражает урожай бананов, фермер бросает всю землю и начинает заново на новом участке. Это лишь вопрос времени, когда не останется чистой земли для посадки бананов Кавендиш.
Мы знаем это, потому что такое уже случалось. В середине 20-го века другой штамм фузариоза, Тропическая раса 1 (TR1), атаковал банан Грос Мишель, самый популярный экспортный банан в то время. TR1 быстро распространился по всему миру, и к 1960-м годам банановоды признали свое поражение и перешли на выращивание банана Кавендиш (сводного брата банана Грос Мишель, поскольку у обоих один родитель). Хотя он не такой вкусный и крепкий, как «Большой Майк», он, по крайней мере, был устойчив к TR1.
На этот раз все может сложиться иначе. Вооружившись новейшей технологией редактирования генов, ученые спешат создать лучший банан.
Как Кавендиш Покорил Мир
В тропиках выращивается более 1000 сортов бананов, но почти все они предназначены для местных рынков и никогда не пользуются спросом за пределами страны происхождения. Когда дело доходит до продажи бананов за границу, господствует один сорт. Чтобы понять, почему глобальная индустрия стала полагаться на такую монокультуру, нужно немного узнать об истории и генетике бананов.
Бананы были одомашнены еще 7000 лет назад, когда фермеры скрестили дикие бананы, такие как Musaacuminata и Musabalbisiana. Некоторые из этих потомков взяли два набора хромосом от одного родителя и третий — от другого. Там, где у предков были плоды с несъедобными семенами, одомашненное триплоидное растение часто производило гроздья мясистых плодов без косточек, идеальных для употребления на ходу. Будучи бессемянным, растение также было стерильным, поэтому новые растения можно было вырастить, только взяв черенки от существующего экземпляра, что известно, как вегетативное размножение.
Вполне вероятно, что все бананы, которые вы когда-либо ели, происходят от горстки растений, выращенных в английской оранжерее в 1834 году Уильямом Кавендишем, 6-м герцогом Девонширским.
Используя этот метод, одно растение может превратиться в два, десять, десять миллионов. Вот почему, если вы живете за пределами тропиков, то, скорее всего, каждый банан, который вы когда-либо ели, тесно связан с горсткой растений, выращенных в оранжерее в Англии в 1834 году Уильямом Кавендишем, 6-м герцогом Девонширским.
Банановое дерево герцога, вероятно, родом из Китая, а затем было доставлено на Маврикий океанскими торговцами. В 1814 году британцы установили контроль над островным государством, и банановое дерево стало одним из бесконечных трофеев, отправленных в Британию из ее колониальной империи. После успешного выращивания дерева в теплицах Чатсворт-Хауса, экземпляр был назван Musacavendishii в честь герцога. Черенок попал на Самоа, в южной части Тихого океана, и оттуда продолжил распространяться по всему миру.
Реинжиниринг
Обычно, когда культуры подвергаются нападению болезней, некоторые из них остаются в живых благодаря естественной устойчивости. Селекционеры берут этих выживших и скрещивают их для получения новых, более выносливых сортов. Но при отсутствии генетической изменчивости не существует растений Кавендиш, устойчивых к TR4. А поскольку они стерильны, нет возможности скрестить Кавендиш с другим сортом бананов, устойчивым к патогену.
Тем не менее, недалеко от города Шалтай Ду на Северной территории Австралии над полем, изрешеченным спорами фузариоза, покачиваются темно-зеленые веера здоровых деревьев Кавендиш. Эта ферма — одна из нескольких, управляемых программой «Банановая биотехнология» Технологического университета Квинсленда (QUT).
В 2012 году команда под руководством Джеймса Дейла из QUT ввела ген устойчивости к TR4 из дикого банана в Кавендиш. «Это испытание длилось три года, и было получено четыре линии, которые показали очень высокую устойчивость», — говорит он. «Теперь мы провели гораздо более масштабное испытание с новыми линиями и получили точно такие же результаты. По сути, мы получили Кавендиш с высокой устойчивостью или иммунитетом к TR4».
Но маловероятно, что вы когда-нибудь попробуете бананы Дейла, защищенные от фузариоза. «Генетическая модификация всегда вызывает споры — особенно в Европе», — говорит он, описывая модифицированный сорт скорее, как страховочную сетку, чем решение проблемы. Введение чужеродного гена означает, что «Шалтай Ду Кавендиш» потребует всестороннего тестирования на безопасность, прежде чем поступит в продажу. Для получения банана, который не застрянет в горле регулятора, ученые, включая Дейла, пытаются добиться подобной устойчивости от собственного генетического материала Кавендиша.
«Допустим, вы нашли дикий банан в Юго-Восточной Азии, который имеет ген устойчивости к фузариозу, тогда у вас есть два варианта», — говорит Эрве Вандершурен, профессор по улучшению тропических культур в Лёвенском католическом университете в Бельгии. «Вы можете взять этот ген и перенести его на Кавендиш. Другой вариант — сказать: «Хорошо, в Кавендише я вижу тот же ген, но у него нет нужных мутаций. Давайте изменим ген так, чтобы он давал устойчивость», — говорит Вандершурен. «Это своего рода скоростная эволюция».
Для редактирования генома кавендиша его лаборатория использует инструмент точного редактирования генов — кластерные регулярно перемежающиеся короткие палиндромные повторы. В бельгийском университете находится ведущий в мире генный банк бананов, в коллекции которого тысячи сортов. Поскольку многие из них не имеют семян, которые можно хранить, они хранятся в виде крошечных живых саженцев, требующих постоянного ухода.
Лина Трипатхи подходит к проблеме с другой стороны и пытается вырезать у кавендиша гены, которые повышают его восприимчивость к TR4. «Это проще сделать, чем включить ген устойчивости», — объясняет она. По словам биотехнолога, работающего в филиале Международного института тропического сельского хозяйства в Найроби, первая партия банановых деревьев, подвергшихся генной модификации, в настоящее время упаковывается для доставки. Поскольку TR4 — карантинный патоген, и в Кении его пока нет, устойчивые к TR4 саженцы должны быть отправлены в лаборатории в затронутых странах, чтобы пройти там испытания.
Возьми Свой Банан и Съешь Его
Спасение Кавендиша — это не только научная задача. «Не похоже, что если завтра у вас появится устойчивый банан, то все компании Chiquita и Dole будут продавать его», — говорит Вандершурен. Во-первых, потребителей может взбесить мысль о том, что ученые будут возиться с их любимой закуской — даже если эта закуска является стерильным, мутантным, гипермонокультурным псевдофруктом.
Любой Кавендиш, устойчивый к TR4, также должен будет пройти проверку регулирующих органов. В 2016 году Министерство сельского хозяйства США объявило, что оно не будет пытаться регулировать грибы, которые были подвергнуты генному редактированию с помощью кластеризованных регулярно перемежающихся коротких палиндромных повторов для уменьшения коричневого цвета, оставляя дверь открытой для аналогичных модифицированных продуктов питания. Однако в прошлом году суд в ЕС, куда поставляется треть мирового объема бананов Кавендиш, постановил, что продукты, модифицированные с помощью точных методов редактирования генов, должны пройти такую же строгую проверку, как и обычные генетически модифицированные (ГМ) растения, содержащие чужеродную ДНК.
Потребителей может взбесить мысль о том, что ученые будут возиться с их любимой закуской — даже если эта закуска является стерильным, мутантным, гипермонокультурным псевдофруктом.
«Оценка рисков настолько сложна, что с точки зрения выращивания, это убило генетическую модификацию в ЕС», — говорит Найджел Хэлфорд, ученый по сельскохозяйственным культурам из Rothamsted Research. Наука по своей природе политична, и правила ЕС по генетической модификации являются тому примером. В то время как точно отредактированные бананы должны пройти проверку на безопасность, культуры, мутировавшие в результате воздействия гамма-излучения, которое вызывает многие тысячи неконтролируемых изменений в геноме, освобождены от ограничений на генетическую модификацию».
Хэлфорд говорит, что вопрос о том, разрешать ли генно-модифицированные продукты в ЕС, еще далеко не решен. «Если бы выбор стоял между бананом с кластеризованными регулярно перемежающимися короткими палиндромными повторами и бананом без банана, то, возможно, именно это позволило бы продвинуть технологию».
Это очень важно, поскольку генное редактирование бананов с помощью кластеризованных регулярно чередующихся коротких палиндромных повторов имеет гораздо большее значение, чем спасение Кавендиша. «В некоторых странах банан является основным продуктом питания, как картофель в Великобритании», — говорит Трипатхи. В центре ее исследований — улучшение генетики сортов бананов и подорожника, от которых зависит выживание миллионов людей». Тем временем Дейл работает с Фондом Билла и Мелинды Гейтс над выведением банана с золотистой мякотью, который отличается необычайно высоким содержанием витамина А и железа. Они надеются, что этот сорт поможет спасти зрение сотням тысяч детей в развивающихся странах, которые ежегодно слепнут из-за недостатка питательных веществ.
По иронии судьбы, то, что спасет Кавендиш от вымирания, может также лишить его мирового господства. Прокладывая путь к генно-модифицированным бананам, можно улучшить и коммерциализировать бутиковые сорта, такие как перуанский банан Isla розового цвета и поразительный Blue Java с ароматом ванили. «Я думаю, что бананов станет больше», — говорит Дейл. «Через 10 лет это будет совсем другой рынок».
В случае успеха метод кластеризованных регулярно чередующихся коротких палиндромных повторов, который придает устойчивость к TR4 сорту Кавендиш, может быть применен и к домашним сортам, которым угрожает грибок, обеспечивая большую продовольственную безопасность для миллионов людей. Возможно, это даже позволит воскресить вымершие виды бананов. «Я надеюсь, что мы сможем вернуть Грос Мишель», — с тоской говорит Трипатхи. «Он мне нравится больше, чем Кавендиш».
