这篇文章最初发表于《连线》杂志作为我们的气候的桌子协作。

2014年,剩余员工国际干旱地区农业研究中心主任,或ICARDA他们逃离了位于阿勒颇以南20英里的Tel Hadia的基因库。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。但科学家们已经运出了一种价值无法估量的资源:地球上最重要的作物的种子。

这些小小的遗传信息的目的地是斯瓦尔巴全球种子库,这是一个寒冷的设施,从一个偏远的北极岛屿的永久冻土中伸出来。在2008年种子库开放后,ICARDA的工作人员是第一批存放种子的人,储存了独特品种的鹰嘴豆、扁豆和苜蓿等。他们是在备份自己的种子基因库,这是遍布世界各地的约1700个种子基因库的一种标准做法,目的是保存那些为我们的重要作物编码的基因,使它们能够抵抗疾病、害虫和气候变化。叙利亚内战是你为什么想要做这样一件事的最戏剧性的例子:ICARDA设施内的宝藏需要不断维护,随着战争的肆虐,照顾它们变得越来越困难。

最终,研究人员在2012年至2014年间又向北运送了三批货物,然后放弃了自己的设施。总而言之,他们最终将大约11.6万份样本——或代表某一地区植物种群的种子样本——送到了斯瓦尔巴群岛零下18摄氏度的冰窖中冷藏。在内战爆发时,这些样本占ICARDA总收藏的83%。

叙利亚的冲突并没有停止,但到了2015年,ICARDA的工作人员已经迫不及待地重新开始工作了: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给研究人员和农民。因此,他们成为了第一个——并且仍然是唯一一个——储蓄者提款从斯瓦尔巴群岛,梳理成千上万的样品,并将它们运送到摩洛哥和黎巴嫩的新辅助业务。他们从每个样本中取下300颗种子,然后开始种植。ICARDA基因库经理Mariana Yazbek说:“这是一项让我们有时晚上睡不着觉的任务。自然植物描述这个传奇故事。

斯瓦尔巴群岛看起来像一个生物多样性的超市。
斯瓦尔巴群岛看起来像一个生物多样性的超市。由农作物信托基金提供

毕竟,他们研究的是来自小样本的极少数种子。如果他们在新作物能够生产更多种子之前就失去了新作物,他们就会浪费从斯瓦尔巴群岛运来的这批货物。所以他们担心植物得不到足够的雨水或面临太多的病虫害。小麦和大麦等作物成熟后也会在地里变干。“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,他们已经成功地种植了超过10万株原始品种,并将8.1万株新种植的样品运回斯瓦尔巴群岛,以增加他们的存款。他们还将新种子运送到世界各地,给那些有需要的人——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,以及三叶草和苜蓿等牲畜食用的饲料作物的弹性。

大约11000年前,新月沃土孕育了人类的现代食物供应,ICARDA在过去的40年里一直在这里运作。在从现代埃及延伸到波斯湾的一大片肥沃的土地上,人们种下了根——象征着和实际意义上的——放弃了狩猎采集者的生活方式,开始了定居的农业生活。他们在控制的环境中种植小麦和大麦,使用灌溉和耕作土壤。随着食物的丰富,人口膨胀,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,现在被培育得更加多产。

这些都变成了我们的单一作物,大片的土地上种着像小麦这样的物种,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。这是基因多样性的问题——或者说是缺乏基因多样性的问题。当我们的祖先开始选择生产最多食物的特定小麦植物时,他们创造了单轨遗传系,有利于增压生产。另一方面,散布在一片土地上的野生小麦在基因上更具多样性——也就是说,不同的植物群具有不同的性状。他们中的一些人可能拥有幸运的基因,使他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,至少部分小麦供应可能存活下来。但是,当现代农民都使用同一种小麦时,这种同质的作物更容易受到灾害的影响。如果小麦没有被选择来抵抗任何特定的威胁,农民可能会失去整个收成。

这正是现在小麦疾病正在发生的事情茎锈病它是由一种叫做Ug99的真菌引起的,这种真菌正在非洲迅速蔓延,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遗传资源部门前负责人、现为该组织顾问的艾哈迈德·阿姆里(Ahmed Amri)说。(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耐药品种的育种计划。”

种子被藏起来妥善保管。
种子被藏起来妥善保管。由农作物信托基金提供

这就是为什么ICARDA或任何其他基因库通过向斯瓦尔巴群岛发送种子来支持他们的收藏是如此重要。ICARDA收集的种子中约有80%是野生物种和地方品种,即特定地区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世界上其他11家银行备份98%的藏品,但他们认为从斯瓦尔巴群岛撤出会更有效率,因为那里的藏品比其他任何一个单独的备份都要完整。)

但一旦你从种子库中取出种子,关键是让它们发芽长成植物。在摩洛哥和黎巴嫩种植时,ICARDA的工作人员只使用了少量斯瓦尔巴群岛的种子。Yazbek和她的同事们开始考虑一个特定物种是如何繁殖的。有些,如大麦、扁豆和鹰嘴豆,通过授粉产生种子。另一些则是异花授粉,这意味着同一物种的个体有时可以相互授粉。但是Yazbek和她的同事不希望传粉昆虫混合来自不同种群个体的遗传物质。

Yazbek说:“所以对于这些,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,这个笼子是一个细网的监狱,可以把虫子挡在外面。“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“自交不亲和的”,这意味着它们需要传粉者在同一物种的个体之间传递遗传物质。因此,Yazbek和她的同事们在一个较小的笼子里种植了同一株植物的样本,然后引入了大黄蜂,它们很高兴地为这些植物授粉。

他们取得了非凡的成功。有一次,亚兹贝克站在一片土地上,那里生长着每一种已知的小麦野生亲缘种,它们是不久前在斯瓦尔巴群岛北极地窖里冷却下来的种子的后代。“所有物种都生长在同一块土地上,彼此相邻。你说的是25到30个物种,”Yazbek说。“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。”

这些都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,所有这些因素加在一起危及世界各地的农作物。虽然现代人类已经开发出了生产力优化的作物,但它们并不一定是为了适应气候变化而设计的。然而,ICARDA保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条件下的产物——它们已经具备了在炎热星球上生存的基因。

阿姆里说:“我们今天在法国或西班牙的部分地区所经历的干旱,在摩洛哥的干旱地区已经经历过了。”“那里的基因已经经过数百万年的自然选择,真正拥有那些适应基因,这些基因将需要培育出耐热、耐旱和抗病的新品种。”

这种基因多样性使斯瓦尔巴群岛寒冷的大厅成为一种古老的恢复能力目录。“育种者可以利用在驯化过程中失去的一些多样性,”项目负责人兼基因库平台协调员夏洛特·拉斯蒂说全球作物多样性信托基金该机构帮助运营斯瓦尔巴群岛全球种子库。她与Amri和Yazbek共同撰写了这篇论文。“从某种意义上说,多样性与我们的关系比以往任何时候都更密切,”她说。

艾哈迈德·阿姆里和玛丽安娜·亚兹贝克,左一和左二。
艾哈迈德·阿姆里和玛丽安娜·亚兹贝克,左一和左二。由Michael Major/ Crop Trust提供

Lusty补充说,世界各地的基因库正在处理更多的主要作物野生品种的需求。她说:“在基因库分布中,越来越多的人要求一些野生亲缘物种,希望能够从野生物种身上获得一些特性,尤其是抗病虫害的特性。”

最后,ICARDA研究人员的胜利不仅是他们自己的胜利,也是国际合作的胜利。2001年,粮食和农业植物遗传资源国际条约,由包括欧盟在内的146个缔约方签署,将各国联合起来追求农业生物多样性。“在我们达成国际协议之前,国家之间存在很多不信任,还有很多‘我们应该单独行动’的态度,”奥拉·威斯特根(Ola Westengen)说,他曾协调过斯瓦尔巴群岛的金库,现在在挪威生命科学大学工作。他也是这篇论文的合著者。威斯特根继续说:“所以你会遇到这样一种情况,许多独特的种子或遗传多样性只存在一个国家的一个基因库中,然后,当然,如果那个特定的基因库发生了什么事情,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存储库,这是一种防止像叙利亚内战这样的灾难的安全措施。去年,威斯特根去了摩洛哥,站在那片小麦地里,这些小麦的种子是从几千英里之外的地方(几乎)长途跋涉而来的,所有这些作物都可以帮助人类抵御气候变化带来的混乱。他说:“实际上,在那里看到这些在斯瓦尔巴群岛一直放在盒子里的种子现在在田野里生长,这让我非常激动。”

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