Мы оглядываемся на истории из журнала Cosmos в печати. В марте 2024 года Натали Парелтта отправилась на Тайвань, чтобы посетить Всемирный центр овощных культур — глобальную организацию, работающую над спасением овощного разнообразия путём умелого сочетания старых и новых методов и технологий.
Когда Сонгигбе Н’Данику был маленьким мальчиком, его бабушка готовила блюда с янтото — диким овощем, который рос на ферме его матери в Уэссе, небольшой деревне в Бенине, Западная Африка, примерно в 250 километрах к северу от столицы Порто-Ново. «В то время я влюбился в этот местный овощ», — рассказывает он мне с тёплой улыбкой, преображающей его серьёзное лицо.
Годы спустя Н’Данику поступил в университет, чтобы изучать сельское хозяйство в приморском городе Бенина — Котону. Но он не мог найти свой любимый овощ, который он сравнивает с салатом, но более питательным. «Я не мог наслаждаться ими больше, и это показатель того, как можно потерять традиционные знания; эту связь с моей матерью и истории, которые она рассказывала об этих культурах».
Сегодня Н’Данику — учёный, занимающийся сохранением традиционных овощей и их использованием в качестве менеджера африканского генбанка Всемирного центра овощных культур — или WorldVeg, как его ласково называют, — расположенного в Шанхуа, Тайвань. С 1973 года эта некоммерческая организация собрала крупнейшую в мире коллекцию зародышевой плазмы овощей — живых семян или других жизнеспособных частей растений — и их генетических профилей, которые хранятся в Тайване и Танзании.
Центр сотрудничает с государственными и частными исследовательскими институтами для сбора, сохранения и определения важных признаков зародышевой плазмы овощей. Они стремятся помочь повысить производительность и средства к существованию фермеров, сократить бедность и недоедание в развивающихся странах, а также смягчить воздействие пестицидов и синтетических удобрений на окружающую среду и здоровье.
«Мы говорим, что всё начинается с семени», — говорит Габриэль Ругальема, региональный директор WorldVeg по операциям в Восточной и Южной Африке (который представился мне своей вечной, озорной улыбкой как «Габриэль-архангел»).
Разнообразие и инклюзивность
Я посещаю WorldVeg в ноябре 2023 года на празднование 50-летия. Когда наш автобус подъезжает к центру, раскинувшемуся на 216 гектарах, бывший оазис, покрытый сахарным тростником, по территории центра на велосипеде мчится жилистый мужчина в деловом костюме.
«Там Марко!» — говорит моя спутница, Кэти Рид из австралийского фонда Crawford — некоммерческой организации, занимающейся вопросами продовольственной безопасности. Марко Вопереис, агроном, является генеральным директором центра.
Несколько дней спустя на публичном дне открытых дверей я вижу, как он танцует в джинсах и футболке WorldVeg в рамках демонстрации африканских танцев; за несколько дней до этого на сценах, искусно украшенных овощами, он проводит научные встречи и правительственных чиновников на празднования, начавшиеся с гортанного, племенного барабанного боя, который кажется исходящим из-под земли.
В моём номере приглашение присоединиться к членам правления и учёным на ужин, организованный Вопереисом и его энергичной женой Майрой. Их дом находится в нескольких минутах ходьбы от нашего жилья, в мини-деревне с домами с красными крышами, окружёнными деревьями с большими ветвями, образующими гостеприимный зелёный навес. Вопереис позже рассказал мне, что пару лет назад они посадили на территории кампуса ещё 9 000 деревьев. Я замечаю, что ландшафтный дизайн похож на ботанический сад, с множеством знакомых и экзотических съедобных растений, растущих между лужайками, деревьями и зданиями, все они помечены их общими и научными названиями.
Мы едим помидоры, огурцы, бобы и морковь… но во всём мире признано около 1100 видов овощей.
На ужине столы украшают лужайку Вопереисов с банкетом, созданным из множества — вы уже догадались — овощей. Майра представляет блюда с энтузиазмом, выделяя экзотическое блюдо, приготовленное из белого съедобного азиатского цветка (Sesbania grandiflora). Другие деликатесы включают жареные баклажаны, жареные кабачки и красный песто с пастой. После пира Вопереис произносит тщательно подготовленную речь, в которой упоминает всех присутствующих, от высокопоставленных лиц до людей, которые помогали с приготовлениями, и даже меня. Я понял, что эта инклюзивность является центральной нитью в гобелене обширных сетей организации.
Учёные приехали со всего мира, чтобы принять участие в торжествах, включая Африку, Индию, Таиланд, Германию, Японию, Филиппины, Корею, Америку, Великобританию и Австралию. Акценты, которые также включают французский, австрийский и голландский, отражают разнообразие, лежащее в основе их объединённого видения.
«Если вам не хватает разнообразия, у вас нет выбора», — говорит Роланд Шафлейтнер, возглавляющий группу центра по биотехнологии/молекулярному селекционированию и программу «Разнообразие овощей и улучшение». «И когда что-то происходит, вы теряете ещё больше возможностей, пока у вас ничего не останется. Так что разнообразие овощей имеет решающее значение».
Распределение рисков
Одним из многих преимуществ диверсификации является то, что если урожай не удастся, вы не кладёте все свои помидоры в одну корзину; его можно дополнить такими высокоценными овощными культурами, как маш (Vigna radiata) или амарант (Amaranthus spp.), чтобы помочь распределить риски.
Тем не менее, поскольку продовольственные системы становятся более централизованными, а вкусы людей — более однородными, мы рискуем потерять это разнообразие. «Мы едим помидоры, огурцы, немного бобов и морковь, может быть, баклажаны и брокколи», — говорит Дельфин Ларрусс, региональный менеджер по Восточной и Юго-Восточной Азии, в своём оживлённом французском акценте. «Но во всём мире признано около 1100 видов овощей — существует огромная разобщённость».
Сонгигбе Н’Данику, менеджер африканского генбанка Всемирного центра овощных культур.
Важно отметить, что разнообразие касается не только разных видов овощей — это также важная характеристика внутри видов. С меньшим количеством генов в пуле гибридная энергия снижается, растения становятся слабыми и уязвимыми. Разнообразие помогает селекционерам выводить улучшенные сорта овощных культур, устойчивых к стрессам, таким как вредители, болезни, засуха, наводнения и жара, и которые могут давать более питательные культуры с более высокими урожаями, более длительным сроком хранения, более коротким временем сбора урожая и желательными характеристиками, такими как вкус, размер и цвет.
Горлянка (Momordica charantia), например, является высокопитательным видом тыквы, которым питается не менее миллиарда человек в Азии, а годовой рынок семян оценивается в 26,4 миллиона долларов. Однако гибридное скрещивание элитных линий для заполнения нишевых рынков привело к разбавлению его генетического разнообразия, что подтверждено молекулярным анализом. Это сделало его уязвимым к биотическим (живым) и абиотическим (неживым) стрессам и повлияло на долгосрочную урожайность. Учёные WorldVeg в настоящее время активно внедряют разнообразие для выведения новых, улучшенных линий и спасения рынка.
Разнообразие также защищает от будущих проблем. «Проблема в том, что вы пока не знаете, какие черты вам понадобятся через пять лет», — говорит менеджер генбанка Маартен ван Зонневельд своим тихо сказанным голландским акцентом, «а другая проблема в том, что вы не знаете, какой сорт обладает нужными вам чертами».
В коллекции генбанка насчитывается 8 000 различных образцов маша, 10 000, включая его диких родственников. (Продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН определяет доступ как «отдельный, однозначно идентифицируемый образец семян, представляющий сорт, линию разведения или популяцию, который хранится для сохранения и использования»). Есть более 12 000 образцов сои (Glycine max), 8 000 томатов (Solanum lycopersicum) и 6 000 перцев чили (Capsicum annuum). Семена эфиопского баклажана (Solanum aethiopicum) превысили 4 000, «но есть ещё много других сортов», — говорит ван Зонневельд.
Для большинства из нас трудно представить тысячи различных видов чили, баклажанов или помидоров. Но виды овощей состоят из широкого спектра сортов с «поразительным разнообразием форм, вкусов и цветов, адаптированных к бесчисленным средам, вредителям и болезням», по словам ван Зонневельда. «Это то, что мы сохраняем в нашем генбанке».
Другие линии включают амарант, бамию (Abelmoschus esculentus), джутовую мальву (Corchorus olitorius), вигну (Vigna unguiculata), эфиопскую горчицу (Brassica carinata) и горькую тыкву. Ван Зонневельд беспокоится, что у них есть только около 4 400 образцов тыквенных (тыквы, кабачки и горлянки). «Давайте соберём люффу [Luffa spp.], все эти тыквенные, пока они не потерялись». Его личная мечта — чтобы коллекция овощей во всех мировых генбанках выросла с нынешних примерно 200 000 до 300 000 образцов к 2030 году. «Это просто число, нет, но к чему стремиться».
Семена в банке
Как глава отдела генетических ресурсов ван Зонневельд стремится обеспечить профессиональную работу генбанка в соответствии с международными стандартами для генбанков растительных генетических ресурсов для продовольствия и сельского хозяйства. Эти добровольные стандарты включают поддержание высокого качества, жизнеспособных семян, формализованные процедуры для характеристики зародышевой плазмы и резервное хранение в других генбанках. WorldVeg также сотрудничает с Genesys, онлайн-ресурсом для поиска образцов зародышевой плазмы, хранящихся в генбанках по всему миру.
В настоящее время в генбанках WorldVeg хранится более 65 000 образцов семян, включая зародышевую плазму более чем 370 видов из 155 стран. Двенадцать тысяч из них — местные овощи. Однако овощи по-прежнему составляют лишь около 5–10% зародышевой плазмы, сохранённой в государственных генбанках — это позор, учитывая жизненно важную важность этой группы продуктов питания для обеспечения жизненно важными питательными веществами и полезной для кишечника клетчаткой.
«Нас не интересуют помидоры. Нас интересуют 8 000 разновидностей помидоров».
Рид и я посещаем генбанк во время юбилейных торжеств. Прежде чем войти, мы снимаем обувь и надеваем тапочки, которые нам дают у двери, чтобы предотвратить попадание патогенов в помещение. В холодильных камерах хранения ряды за рядами аккуратно пронумерованных хранилищ. Наш гид погружается в одну из аккуратно сложенных коробок и показывает нам пакетик с семенами, с уникальным идентификационным номером, годом регистрации и QR-кодом.
Семена, хранящиеся в генбанке, являются «православными» семенами, которые можно сушить — до 4–7% влажности — и замораживать; «непокорные» семена, такие как авокадо, не могут этого сделать, иначе они умрут. Все они хранятся при температуре ниже 5 °C для среднесрочного хранения (для распределения семян в генбанке WorldVeg) и -18 °C для долгосрочного хранения (для консервации), с контролем относительной влажности на уровне около 15%.
Даже тогда семена различаются по срокам хранения и требованиям к прорастанию; жизнеспособность активно отслеживается с течением времени. Такие культуры, как тыквенные, имеют относительно короткий срок службы и могут храниться в краткосрочном хранилище в течение 10–20 лет или в два-три раза дольше в долгосрочном хранилище. Другие, такие как маш, могут храниться 50–100 лет в среднесрочном и долгосрочном хранилище. Для прорастания некоторым культурам, таким как горькая тыква, требуется специальная термическая обработка, в то время как другим, таким как тыква, для начала работы достаточно воды.
Тип, гено- и фено-
Сохранение семян и поддержание их жизни — это только одно соображение. Чтобы открыть огромные сокровища генбанка, ключевыми являются современные технологии генотипирования и фенотипирования. Это, по сути, даёт возможность ускорить многовековые сельскохозяйственные практики по сбору семян с высокопроизводительных растений и повторной посадке их в следующем сезоне.
Генетическое секвенирование открывает окно в черты, заложенные в ДНК семени, и быстрые достижения позволили быстро и дёшево идентифицировать гены. «Мы можем генотипировать что угодно», — говорит Шанис Ван Хаэфтен, аспирантка, занимающаяся исследованиями культур маша в Австралии, которая проходила стажировку в WorldVeg. Но хотя у центра есть обширный ресурс генетической информации, ему нужны данные о физиологических признаках, выраженных семенем, таких как урожайность, устойчивость к вредителям или абиотическая толерантность — трудоёмкая задача. «У нас есть узкое место в фенотипировании», — говорит Ван Хаэфтен. «Мы изо всех сил пытаемся получить достаточно физиологической информации, чтобы связать её с генетикой».
Технология Phenospex — это следующее поколение WorldVeg.
Чтобы помочь преодолеть узкое место, Ван Хаэфтен экспериментирует с БПЛА (беспилотными летательными аппаратами) со специализированными датчиками для более быстрого сбора данных в большом масштабе и в течение сезонов. Вручную ей потребовалось более девяти месяцев, чтобы собрать данные о биомассе маша — сколько света растение может поглощать для производства и урожайности — путём сбора урожая с 60 участков, препарирования листьев и стеблей, взвешивания и сушки их. Её дрон собрал те же данные, используя изображения, полученные с разных отражающих длин волн, за 25 минут на 800 участках.
WorldVeg имеет доступ к ещё более продвинутым технологиям фенотипирования: автоматизированный лазерный сканер, который перемещается по полю и захватывает 3D-модели растений в любых условиях, генерируя данные, позволяющие измерять разнообразные черты. Этот замечательный аппарат создан голландской биотехнологической компанией Phenospex.
«Он сканирует растения в поле каждый день, три раза в день, и направляет на растение свет, — объясняет Дерек Барченджер, специалист по селекции перца из США. — Затем измеряет длины волн света, которые возвращаются, чтобы мы могли понять, насколько растение здоровое, сколько у него биомассы, насколько оно велико, как быстро оно растёт — не входя в поле».
Габриэль Ругальема, региональный директор WorldVeg по операциям в Восточной и Южной Африке.
С помощью этой системы можно отслеживать большое количество растений, а затем выбирать суперзвёзд. «Я вижу, как это растение себя чувствует в этой среде в режиме реального времени, — говорит Шафлейтнер из WorldVeg. — Я могу вырастить его в жаркое и влажное лето, я могу затопить его, я могу подвергнуть его другим стрессам, и затем выбрать растения с наиболее интересными реакциями».
Для глобального блага
В конечном счёте цель — делиться семенами. «Генбанк — это не музей, — говорит Шафлейтнер. — Если бы мы не делились зародышевой плазмой в нашей истории, картофель ели бы только вокруг озера Титикака, а в Европе вы бы голодали».
WorldVeg поделился более чем 700 000 образцов семян с исследователями и селекционерами более чем в 200 странах, а в 2022 году стал крупнейшим участником Глобального семенного банка на Шпицбергене на острове Шпицберген в Норвегии. Он также предоставляет фермерам бесплатные наборы семян.
Важным преимуществом семян WorldVeg является то, что они являются открытоопыляемыми, а не гибридными. «Так что вы можете использовать следующий урожай с последнего урожая, и это соответствует культуре фермеров по сохранению семян», — говорит Ругальема.
В Африке Н’Данику раздаёт фермерам наборы семян, уделяя особое внимание традиционным овощам, которые не продаются на коммерческом рынке, и обучает их выращивать и сохранять семена для повторной посадки. На сегодняшний день, по его подсчётам, они распределили более полумиллиона семян в 10 странах Африки.
Его любимый овощ, янтото (Launaea taraxacifolia), также известный как дикий салат, конечно, является одним из традиционных овощей, сохранению которых он предан.
«На моей нынешней должности я стараюсь возродить некоторые из этих историй, возвращаясь к таким сообществам и поощряя их сохранять и делиться семенами с генбанком, чтобы мы могли сохранить эти сокровища», — говорит он.