这篇文章最初发表于《连线》杂志出现在这里,作为我们的一部分气候的桌子协作。

2014年,剩余员工国际干旱地区农业研究中心,或者ICARDA他们逃离了位于阿勒颇以南20英里的泰尔哈迪亚的心爱基因库。三年前爆发的叙利亚内战,最终使该设施的人员配备无法维持。但科学家们已经运送了一种价值无法估量的资源:地球上最重要的作物的种子。

这些基因信息的目的地是斯瓦尔巴群岛全球种子库,这是一个从北极一个偏远岛屿的永久冻土中延伸出来的寒冷设施。2008年种子库开放后,ICARDA的工作人员是首批存放种子的人之一,储存了独特品种的鹰嘴豆、扁豆和苜蓿等。他们正在备份自己的种子基因库,这是分布在世界各地的约1700个种子基因库的标准做法,这些种子基因库旨在保存编码我们的基本作物的基因,以抵御疾病、害虫和气候变化。叙利亚内战是你为什么想这么做的最戏剧性的例子:ICARDA设施内的珍宝需要持续维护,随着战争的激烈进行,照管它们变得越来越困难。

最终,在2012年至2014年期间,研究人员又向北运送了三批货物,然后放弃了他们自己的设施。最后,他们总共送去了11.6万份种子样本——或代表某一地区植物种群的种子样本——在斯瓦尔巴群岛零下18摄氏度的冰窖中冷藏。这些样品占内战爆发时ICARDA全部存货的83%。

叙利亚的冲突并没有停止,但到2015年,ICARDA的工作人员已经迫不及待地重新开始运作:基因库的存在是为了保存独特的种子,但也为了分发这些种子将被分发给研究人员和农民。因此,他们成为了第一批,并且仍然是唯一的储户一笔钱从斯瓦尔巴特群岛(Svalbard),从成堆的样品中筛选出数万个样本,并将它们运送到摩洛哥和黎巴嫩的新附属工厂。他们从每个样本中只取了300颗种子,然后开始种植。ICARDA的基因库经理Mariana Yazbek说:“这是一项有时让我们夜不能寐的任务。自然植物描述了传奇。

斯瓦尔巴群岛看起来就像一个生物多样性的超市。
斯瓦尔巴群岛看起来就像一个生物多样性的超市。作物信托提供

毕竟,他们研究的是来自小样本的极少种子。如果他们在新作物能够生产更多种子之前就失去了它,他们就浪费了从斯瓦尔巴群岛运来的货物。所以他们担心植物得不到足够的雨水或面临太多的疾病和害虫。像小麦和大麦这样的作物在成熟的时候也会在田间变干。“如果发生火灾,你失去了整个赛季怎么办?”Yazbek问道。“所以有很多外部因素是我们无法控制的。”

但总的来说,这是有效的:在过去的五年里,他们成功种植了超过10万株原始品种,将81000株新种植的样本运回斯瓦尔巴特群岛,以增加他们的储量。他们还将新种子运往世界各地的需求者手中,这些需求者可能包括想要研究更耐旱小麦品种的科学家,或者需要在快速变暖的地球上生存的农民。这很可能使这些研究人员成为人类未来食物供应的管家,确保大麦、小麦和鹰嘴豆等主食的弹性,以及牲畜食用的三叶草和苜蓿等饲料作物的弹性。

大约11000年前,新月沃土孕育了人类的现代食物供应,ICARDA就在这里运营了40年。在从今天的埃及一直延伸到波斯湾的大片肥沃土地上,人们放弃了狩猎采集的生活方式,开始了定居的农业生活。他们在控制环境下种植小麦和大麦,采用灌溉和耕作的方法。随之而来的是大量的食物,人口也随之膨胀,需要更多的食物。今天,地球上近80亿人依赖这些主要作物,这些野生品种的遗传后代,现在被培育得更多产。

这些作物已经成为我们的单一作物,大片的土地上种着像小麦这样的作物,它们在生产大量食物方面很出色,但在抵御病虫害方面却不太出色。这是一个基因多样性的问题——或者说缺乏基因多样性。当我们的祖先开始选择能生产最多食物的特定小麦植株时,他们创造了单轨基因系,有利于增产。另一方面,散布在一片土地上的野生小麦更具基因多样性——也就是说,不同的植物群被赋予了不同的特征。其中一些可能拥有幸运的基因,使它们能够抵抗特定的昆虫或疾病,并存活下来将这些基因传递下去。因此,当害虫或瘟疫入侵时,至少有一部分小麦可以存活下来。但是当现代农民都使用同一品种的小麦时,同质作物更容易受到灾害的影响。如果小麦没有被挑选出来抵御任何特定的威胁,农民可能会失去整个收成。

这正是小麦疾病正在发生的情况茎锈病它是由一种名为Ug99的真菌引起的,这种真菌正在非洲迅速传播,在很大程度上是因为它威胁着全球80%到90%的小麦品种。但是ICARDA为研究人员提供了他们希望能够抵抗这种疾病的小麦品种。“是的,他们找到了他们想要的东西,”ICARDA基因资源部门的前负责人艾哈迈德·阿姆里(Ahmed Amri)说,他现在是该组织的顾问。(他与Yazbek共同撰写了这篇论文)“而且它已经成功地启动了培育抗病品种的育种项目。”

种子被藏起来妥善保管。
种子被藏起来妥善保管。作物信托提供

这就是为什么ICARDA或任何其他基因库通过将种子送到斯瓦尔巴群岛来备份它们的收藏是如此重要。ICARDA收集的种子中有80%是野生物种和地方品种——由特定地区的农民培育的独特植物品种。(ICARDA的工作人员实际上已经能够在全球其他11家银行备份他们98%的收藏,但他们认为从斯瓦尔巴群岛取款更有效率,因为那里的收藏比他们其他任何单个备份都更完整。)

但一旦你从种子库中取出种子,诀窍就是让它们真正发芽成植物。当在摩洛哥和黎巴嫩种植时,ICARDA的工作人员只使用来自每一个斯瓦尔巴群岛的少量种子。Yazbek和她的同事们开始考虑一个特定物种的繁殖方式。有些,像大麦、扁豆和鹰嘴豆,自己授粉产生种子。另一些则是异花授粉,这意味着同一物种的个体有时可以互相授粉。但Yazbek和她的同事不希望授粉昆虫混合来自不同品种个体的遗传物质。

Yazbek说:“因此,我们只是把它们放在一个大的隔离笼子里,防止传粉者进入,我们在同一物种的加入之间保持很大的距离。”基本上,这个笼子是一个用细网制成的监狱,可以防止虫子进入。“这足以防止异花授粉,”她继续说。

但是一些异花授粉的植物物种是“自交不相容的”,这意味着它们需要传粉者在同一物种的个体之间携带遗传物质。因此,Yazbek和她的同事们将同一种植物的样本放在一个更小的笼子里,然后引入大黄蜂,它们愉快地为植物授粉。

他们取得了非凡的成功。亚兹贝克曾经站在一片土地上,那里生长着所有已知的小麦的野生亲缘种,这些种子不久前在斯瓦尔巴特群岛的北极冰窖中冷却过。“所有的物种都生长在同一片土地上,彼此相邻。你说的是25到30个物种,”Yazbek说。“与此同时,看到来自不同国家的所有这些多样性是一件令人惊讶的事情。”

这些可能是科学突破的种子。气候变化已经带来了更猛烈的热浪和更频繁、更严重的干旱,所有这些共同威胁着世界各地的农作物。虽然现代人类已经开发出了适合生产力的作物,但它们并不一定是为了适应气候变化而设计的。然而ICARDA储存在北极并在摩洛哥和黎巴嫩复活的野生品种和独特的地方品种是新月沃土恶劣环境的产物——它们已经具备了在炎热星球上生存的基因。

“我们今天在法国或西班牙或其他地方经历的干旱,在摩洛哥的干旱地区已经经历过了,”阿姆里说。“在数百万年的时间里,这些基因已经被自然选择,真正具有那些适应基因,这将是培育耐热、耐旱和抗病的新品种所需要的。”

这种基因多样性使斯瓦尔巴群岛的寒冷大厅成为一种古老的复原能力目录。“育种者可以利用驯化过程中丢失的一些多样性,”项目负责人和基因库平台协调员夏洛特·鲁斯蒂(Charlotte Lusty)说全球作物多样性信托基金该机构帮助运营斯瓦尔巴全球种子库。她与阿姆里和亚兹贝克共同撰写了这篇论文。她说:“从某种意义上说,多样性比以往任何时候都更与我们息息相关。”

艾哈迈德·阿姆里和玛丽安娜·亚兹贝克,左一,左二。
艾哈迈德·阿姆里和玛丽安娜·亚兹贝克,左一,左二。由Michael Major/作物信托提供

拉什蒂补充说,世界各地的基因库正在处理更多对野生主要作物品种的需求。她说:“在基因库分布中,越来越多的人需要一些野生亲缘物种,希望从野生物种中获得一些性状,特别是抗虫害和疾病的性状。”

最后,ICARDA研究人员的胜利不仅仅是他们自己的胜利,也是国际合作的胜利。在2001年,粮食和农业植物遗传资源国际条约该公约由包括欧盟在内的146个缔约方签署,联合各国追求农业生物多样性。“在我们有这个国际协议之前,国家之间有很多不信任,有很多‘我们应该单独行动’的态度,”奥拉·韦斯滕根(Ola Westengen)说,他以前负责协调斯瓦尔巴群岛的保险库,现在在挪威生命科学大学(Norwegian University of Life Sciences)。他也是这篇论文的共同作者。Westengen继续说:“所以你会遇到这样的情况,很多独特的种子或遗传多样性只存在于一个国家的一个基因库中,然后,当然,如果这个特定的基因库发生了什么,就会非常脆弱。”

斯瓦尔巴群岛的开放改变了这一切。现在,世界各地的基因库共享一个共同的库,这是一种针对叙利亚内战等灾难的故障保险。去年,威斯滕根去了摩洛哥,站在那片小麦田里,这些小麦是从离家几千英里又(几乎)运回来的,所有这些作物都能帮助人类度过气候变化带来的混乱。他说:“实际上,在那里看到这些种子在斯瓦尔巴特群岛的盒子里,现在在田野里生长,这是非常激动人心的。”

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