香蕉生死劫,巴拿马病引发的基因风暴

2024-11-19 00:00:00春野
知音海外版(下半月) 2024年10期
关键词:尼古拉斯麦克果品

最近,菲律宾政府发布公告,受香蕉枯萎病热带4号(TR4)蔓延以及物流不畅影响,菲律宾2023年香蕉出口量下降3%,预计2024年会下降更多。香蕉枯萎病变种TR4又被称为香蕉瘟疫或巴拿马病,被联合国及农业组织公认为是农业历史上最具侵略性和破坏性的真菌之一,是全球香蕉生产面临的最大威胁。

近年来,在中国、印度尼西亚、马来西亚和菲律宾的数以万计公顷的香蕉种植园,因为巴拿马病被销毁,直接经济损失已经超过了4亿美元。然而这不是香蕉第一次遭受危机,20世纪50年代也曾暴发过巴拿马病,人们靠更换品种扭转了颓势。那么这一次,香蕉的命运又会如何呢?

香蕉风靡全球

历史上最早人工培育的香蕉来自太平洋上的巴布亚新几内亚岛。巴布亚新几内亚岛有着得天独厚的优良环境,那里肥沃的土壤、湿热的气候能使新长出的香蕉树在不到一年的时间里长到20多米高,结出的香蕉也非常巨大,一根香蕉就能当作成年人一顿的口粮。

但是这种巨型香蕉含籽量过多,食用不大方便,一顿吃不完就会被浪费掉,加上生长环境的制约,因此没有得到更广泛的技术栽种。

当地人希望通过种植与扦插两种方式繁殖不同品种的香蕉,但是并没有培育出口味优良的香蕉品种。

19世纪初,法国博物学家尼古拉斯·鲍丁在东南亚调研时发现了一种品种极其优良的香蕉,无籽、饱满、味道绝佳。尼古拉斯尝了之后非常喜欢,并给它命名为大麦克香蕉。

这种香蕉有多好吃呢,丹恩·凯波在他的《香蕉密码——改变世界的水果》一书中写道:“如果大麦克的口味是哈根达斯级别的,那么卡文迪许香蕉(现在的香蕉)的口味就是超市里廉价的冰淇淋而已。”

尼古拉斯想把这种香蕉带回去种植。但是这种香蕉没有籽怎么繁殖呢?原来,成熟的香蕉树树根上会发出新芽,随后又长成新的香蕉树。这样就导致每一株香蕉树,每一根香蕉的基因都完全相同。

这样有好处也有坏处,好处是保留亲本优良性状,产品质量稳定,每一根香蕉的味道都不会出错。但是,这种情况同时保留了基因缺陷,丧失了基因多样性,一旦暴发疫情,往往就会像森林大火一样蔓延四周无法控制。

尼古拉斯在调研时发现了香蕉无性繁殖的秘密,他从母本上切下根茎组织,栽培在土壤里,慢慢长成香蕉树。最后,尼古拉斯把大麦克香蕉的球茎带到了加勒比海的马提尼克植物园种植,并不断利用扦插技术培育新苗。

马提尼克植物园很快就培育出了许多香蕉树,尼古拉斯非常开心,这意味着大麦克香蕉可以广泛种植。马提尼克植物园的香蕉树结果之后,尼古拉斯邀请许多朋友来家里品尝,每个人都对大麦克香蕉赞不绝口。在此之后,尼古拉斯经常举办“香蕉聚会”。

1835年,尼古拉斯邀请几位植物学家来马提尼克植物园聚会,品尝香蕉。被邀的法国植物学家亨利对这种香蕉非常感兴趣:“这么好吃的香蕉应该让全世界的人都尝到,我要带一株去牙买加种植,万一种活了,也能丰富当地的水果物种。”

亨利带着他在马提尼克挖的香蕉球茎来到牙买加。这种香蕉很适合在牙买加生长,很快存活下来。亨利不断对其进行培育,香蕉树越来越多,也使更多的人都尝到了这种香蕉。

1870年,美国电报号船长罗伦素·道·贝克又将大麦克香蕉从牙买加带到美国。与此同时,美国联合果品公司正在寻找味道好吃的水果准备推向市场。他们在万千水果中发现了大麦克香蕉。

联合果品公司的工作人员在第一次品尝大麦克香蕉的时候惊呼:“这香蕉为什么这么好吃,是里面添加了香精吗?”

当知道这种香蕉是自然生长出来时,联合果品公司的工作人员惊呆了。他们立刻组织工作人员调研大麦克香蕉是否适合大量种植和售卖。调研过程中,工作人员发现大麦克香蕉最神奇的地方在于采摘下来之后它还会继续成熟,便于存放和运输。他们立刻召开了会议,讨论后决定在世界各地的种植园里推广大麦克香蕉。

为了获得更多的土地种植香蕉,联合果品公司向中美洲的官员进行贿赂与游说,以确保成为彼此的盟友,并由官员们帮助他们拿到更多地。取得洪都拉斯土地权之后,联合果品公司也获取了香蕉的买卖权。

经过联合果品公司不断地努力,1930年,他们掌握了中美洲几乎所有的香蕉种植园,并拥有危地马拉40%的耕地。

联合果品公司还将哥斯达黎加、哥伦比亚、洪都拉斯、巴拿马等国的森林铲除改为果园,同时建造铁路、道路、宿舍供给香蕉园的劳工使用。不久后,大麦克香蕉在联合果品公司的推广下风靡全世界。

然而联合果品公司的种植方案还是埋下了一个雷。这种密集性的种植方法造成了无生态多样性的环境,最终会走入难以抵御香蕉流行疾病的困境,而且连接种植园的简陋设施会让疾病快速蔓延,工人的靴子、铁路运输等都将成为疾病蔓延的途径。

巴拿马病暴发

这一天很快到来了。1950年,一种名为巴拿马病的香蕉传染病暴发。巴拿马病是由于一种叫镰刀菌(TR1)的真菌引起的。镰刀菌会让香蕉树从根部开始坏死,使得树茎无法输送水分,最终导致整棵香蕉树枯萎。

同时镰刀菌会附着在尘土上传播,当一名工人穿着一双沾有镰刀菌真菌的鞋子进入香蕉园就相当于给这个园子的所有香蕉树宣判“死刑”。

镰刀菌最可怕的是会让大麦克香蕉这一品种整体灭绝。因为大麦克香蕉本身就是无性繁殖,即采用复制粘贴的模式扩种到世界各地的,每一棵香蕉树的基因完全相同。

换句话说,全世界所有的大麦克香蕉都来自同一棵香蕉树。彼时,香蕉园种植的都是大麦克香蕉,它们都无法逃脱镰刀菌的污染。

至今为止,镰刀菌都无法消灭,得了巴拿马病的香蕉树注定会枯萎,没有任何生还的可能。最严重的是镰刀菌的孢子会污染环境和土壤,染过病的香蕉园,就算把这些香蕉树全都砍掉,以后再种香蕉还是会染病。

而且土壤当中的孢子是很难根除的。即使不再种香蕉换成其他作物,土壤中的镰刀菌仍旧会被工人带出来,污染其他香蕉树。尤其是这些孢子还有一年的潜伏期,所以根本防不胜防。在镰刀菌出现后,短短10年时间,大麦克香蕉就消失了。

1960年大麦克香蕉大面积灭绝,1965年最后一批大麦克香蕉在美国销售一空之后,大麦克香蕉彻底退出历史舞台。全世界人因此也没有香蕉可以吃了。

在此之后,“香蕉猎人”开始在全球范围内寻找新的香蕉品种。他们在英国德文郡找到了一种能够抵抗镰刀菌的香蕉品种,名为卡文迪许香蕉。卡文迪许香蕉又是怎样来的呢?

爱尔兰植物学家查尔斯·泰尔费尔非常喜欢香蕉。1826年,他在毛里求斯岛的植物园中收集了许多香蕉标本回去品尝调研。经过层层筛选,有一种香蕉脱颖而出,成为他所有香蕉收藏中最有价值的香蕉。

三年后,查尔斯将他觉得最有价值的香蕉树寄给了远在英格兰的朋友巴克利。巴克利便把这株香蕉树种在了自家院子里。巴克利死后,一家苗圃公司以10英镑的价格将这株香蕉树卖给了德文郡第六任公爵威廉·卡文迪许。

卡文迪许公爵非常喜欢园艺,乐于培养各种珍稀植物品种。他在自己居住的查茨沃斯庄园建了一个大棚,专门种植这种香蕉树。他还找来植物学家改良培育,最后真的培育出来了好吃的香蕉,并给它命名为卡文迪许香蕉。

“香蕉猎人”发现卡文迪许香蕉成了此次香蕉瘟疫中幸存的品种。卡文迪许香蕉味道虽然不如大麦克香蕉或其他一些备选香蕉,但它能在已经损毁的大麦克香蕉园直接补种,大大节约了各种成本。

此时,另一个水果公司走进了大众视野,这就是标准果品公司。他们抓住联合果品公司元气大伤的机会,在全球范围内种植卡文迪许香蕉。

很快,卡文迪许香蕉成为全球消费者喜爱的香蕉,各国也都开始种植卡文迪许香蕉。标准果品公司就此抢占了市场份额成为全世界排名第一的香蕉控制公司,后改名为都乐公司。

经过大麦克灭绝事件,科学家对镰刀菌都非常关注,生怕香蕉灭绝的事情再次发生。

然而科学家的严防紧守也没能拦住镰刀菌前进的步伐。2019年哥伦比亚的植物学家加西亚博士接到一个农场主的电话。农场主在电话里称:“我家农场种植的香蕉莫名其妙叶子开始发黄,后来慢慢就枯萎死掉了。而且我有好几个香蕉园,几个园子陆陆续续都出现了这种情况。”

加西亚听到这个消息后非常紧张,他立刻来到农场进行调查。他仔细检查了几个香蕉园的情况,发现附近的所有香蕉园都出现香蕉树枯萎的情况。他心里一惊,最害怕的事情还是发生了。他立刻拿起电话拨给哥伦比亚的农业部部长:“香蕉瘟疫来了。我们要快点想办法应对。”

农业部部长一听也急了,连忙问:“你会不会弄错了?卡文迪许香蕉不是对镰刀菌免疫吗?”加西亚回答:“我一直研究镰刀菌,绝对不会弄错。至于卡文迪许香蕉为什么也会被镰刀菌感染,我们还需要调查。”

香蕉或会灭绝

加西亚要求周围受到感染的农场全部进行消毒、封闭,所有工作人员不能再进入染病的庄园。工作人员的衣物也要迅速消毒,甚至连运送香蕉的车辆也要进行消毒。即便所有消毒、隔离工作都很迅速,加西亚也明白,镰刀菌的扩散已经势不可当了。他所能做的就是尽量减缓卡文迪许香蕉灭绝的速度。

让加西亚郁闷的是,卡文迪许香蕉明明对镰刀菌免疫,怎么又会被感染呢。他带着研究团队在被感染的种植园中取样,包括病死的香蕉、被污染的土壤等都带回实验室化验。

经过对病菌的培养,加西亚确认让卡文迪许得病的就是镰刀菌。只是这种镰刀菌和19世纪流行的镰刀菌并不一样。镰刀菌经过多年的进化与发展已经成为第四代镰刀菌(TR4),这种病菌能够让卡文迪许香蕉患上巴拿马病。

TR4是TR1的新一代变种,传染上这种病菌的卡文迪许香蕉,最终都会枯萎死亡。按照TR4的蔓延速度,全世界的香蕉树将会在2050年左右走向整体灭绝。到那时,人们又将面临无香蕉可吃的窘境。

镰刀菌病毒不断进化,香蕉却还是之前的状态。卡文迪许香蕉和大麦克香蕉一样,依旧是单一化种植。一个种群缺乏遗传多样性,患上疾病的风险就会增加。遗传突变和变异让一些个体有机会发展对害虫或疾病的免疫力,但无论是大麦克还是卡文迪许都做不到。单一化种植使香蕉之间没有遗传差异,一旦病发就是灭亡的结局。

虽然科学在不断进步,但是卡文迪许香蕉面临的困局和多年前一样。卡文迪许香蕉也没有种子,只能通过克隆进行繁殖,因此无法通过传统育种方法赋予它对TR4的抗病性。

因此,想要从真菌手里拯救香蕉,或许只有一种办法,那就是修改它的基因组,赋予其对TR4的抗病性。

基因编辑技术的出现,给育种打开了新天地。科学家们正在努力研究TR4的基因序列,想要找到抵抗感染的基因,就能够进行针对性基因编辑,删除或插入特定DNA序列,产生抗感染香蕉。而且,整个过程要比传统育种快得多。

2020年8月,基因编辑育种公司Elo"Life"Systems宣布与都乐公司合作,研究通过基因编辑技术开发抗TR4的香蕉,从而拯救岌岌可危的香蕉种植行业。

Elo"Life"Systems计划从几个方面来解决目前的香蕉危机,他们先是通过对卡文迪许香蕉的研究寻找抗感染基因、易感基因,然后使用该公司特有的基因编辑工具归巢核酸内切酶来精确删除或插入特定DNA片段,来开发抗TR4病毒的卡文迪许香蕉。

他们还将在香蕉幼芽阶段用一些科技手段诱导幼芽发生基因突变,再将这些基因突变的幼苗种到镰刀菌污染的土壤中,能够存活下来的幼苗就有希望成为新的香蕉品种。

除了想办法改良原有的卡文迪许品种,有些“香蕉猎人”也在世界范围内积极寻找新品种的香蕉,以便替代卡文迪许香蕉。大家都在为了香蕉的持续发展努力着。

香蕉是全世界最受欢迎的水果之一,全世界的人们每年会吃掉1000亿个以上的香蕉。整个香蕉产业是一个数百万人赖以生存的价值高达250亿美元的大产业。

世界上还有超过400万人以香蕉为主食。如果香蕉再次走向灭绝,将会导致成百上千万人饿肚子甚至面临生存危机。

对于世界上的大多数人来说,没有了香蕉,只不过是少了一种饭后水果而已。但是对于非洲、东南亚、中美洲的一些人来说,香蕉却是他们赖以果腹的主食。那里的人们生活贫困,但由于地处热带,正适合香蕉的生长,所以他们日常生活中可以依靠香蕉来勉强维持生存。

在世界范围内,香蕉是继小麦、水稻和玉米之后,产量第四高的经济作物。一旦香蕉走向灭绝,一些国家和地区将无可避免地遭遇粮食危机。因此,香蕉不仅是一种水果,也是很多人赖以生存的基础,这是我们不能失去香蕉的重要原因。

我们希望有一天,随着遗传学和农业的进步,会看到世界上最喜欢的大麦克香蕉的回归,或者出现取代卡文迪许香蕉的新品种。香蕉的故事告诉我们,保持生物的基因多样性是多么的重要!想要自然界持续发展,就不应该过度干预每一种生物的生存和发展。

""""""""""" 编"辑/叶正正

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