【文摘】香蕉生存史:人类和病菌的演化比赛

2018-11-30  本文已影响23人  Gaven痴

【Gav笔记】Evolution,是生物和人类永恒的主题。单一基因在一定条件下能带来效率,但在不断变化的生态大环境中,多样性的参差才能带来持续稳定的效益。同理,人生技能的修炼规划,也不能只专注于单一能力,需要时刻为自己的能力保持多样性。再扩展关联想象所得,人的社交圈、食物链、信息源、运动项、娱乐项都应该在动态的过程中保持多样性。演化即参差多样性。

🏷️:演化、多样性、风险控制


本文摘录于[得到专栏]《马徐骏-新知报告》课程

在这场演化比赛中,病菌和人类都在竭尽全力地奔跑。——《鹦鹉螺》

香蕉是我们最熟悉的水果,你可能不知道,它曾经历过两次生死存亡的大考验,才活到了今天。香蕉的故事让我们看到,一个缺乏多样性的物种,将会变得多么脆弱。今天的议题分为三个部分:

1、为什么香蕉对病菌毫无抵抗力?

2、人类与香蕉病菌的第一次交手

3、现代科技与香蕉病菌的世纪大战

香蕉是全世界消耗量最大的水果,全球平均每人每年要吃掉大约30斤香蕉。但你可能不知道,物美价廉的香蕉,曾经两次因为病菌的侵袭而濒临灭绝,最后人类只能通过现代化的种植技术,培育出更顽强的品种,才让香蕉生存了下来。可以说,香蕉的生存史,就是人类种植技术与病菌演化的一场世纪大较量。《鹦鹉螺》最近发表了一篇文章,就专门讲了这个事儿,文章标题叫《香蕉到底怎么了?》(What’s Wrong with Bananas),作者是加州大学河滨分校的基因学教授诺曼·艾尔诗丹(Norman C. Ellstrand)。艾尔诗丹教授在文中总结说,在这场共同的演化比赛中,病菌和人类都在竭尽全力地奔跑。这句话也被我选为了今天的金句。

In this co-evolutionary race, both the disease organism and human are running as fast as they can.

今天,我们就来聊聊香蕉的两次惊心动魄的生存保卫战,带你看看,在这场演化比赛当中,人类是怎么跑赢香蕉病菌的,我们又能从中获得什么样的启示。

| 为什么香蕉对病菌毫无抵抗力?

你可能不知道,香蕉并不是自然形成的水果,它和橙子、柠檬一样,是通过人工杂交获得的,这种杂交水果往往比野生水果更大、更甜、更好种植,但它和骡子一样,不具备生育能力。那么,香蕉要想繁衍后代怎么办呢?很简单,从同一批母体上砍下小芽来,继续种植。也就是说,只要是人工杂交的香蕉,不管你是在哪个城市、哪个店铺买到的,这些香蕉的基因都是一模一样的。这既有好处也有坏处。

好处是,有了同样的基因,种植者只要控制好香蕉的外部生长环境,就可以获得稳定的果实品质,比如说,种出来的香蕉的外观、口感和生长时间都几乎一模一样,种植者可以进行统一的采摘、包装和运输,这可以很大程度上提高种植的效率,节约成本。

坏处是,由于所有香蕉的基因都一模一样,一旦被某种致命的病菌盯上,它们很难产生任何带有抗体的基因突变,也就是说,它们只能任由病菌扩散、逐渐感染、最终全军覆没。也是由于这个原因,香蕉有两次受到病菌的大规模侵害,却毫无招架之力,几乎濒临灭绝。

| 人类和香蕉病菌的第一次交手

香蕉的第一次生存大战和一种叫做黄叶病的病菌有关。在19世纪初,人们通过对野生香蕉进行杂交,获得了香甜、大根、容易种植的香蕉品种“大麦克香蕉”(Gros Michel)。这种香蕉在1885年被现在的金吉达公司引入美国,成为进口到美国的主要品种。但好景不长,在20世纪初,大麦克香蕉感染了一种致命的病菌,叫做黄叶病1号。这种病菌潜伏在土壤里面,对大麦克蕉的根部发动猛烈攻击。感染了黄叶病1号的香蕉会怎么样呢?它们的根部无法再传输水分、叶子迅速枯死,再也不能为果实遮挡阳光,随后,暴露在阳光下的香蕉,就被活活晒死了。更讨厌的是,这种病菌传染性极强。它不光能在空气中传播孢子,还能通过土壤粘在车轮、鞋子等任何东西上,进行广泛的传播。这些孢子落到土壤里,甚至还能存活几十年,这就意味着,感染了这种病菌的土地,几十年都不能再种香蕉。

黄叶病1号在20世纪50年代大规模爆发,迅速扩散到除了亚洲以外的所有香蕉种植园。在短短十年的时间里,大麦克香蕉几乎从地球上消失了。当时在美国有一首歌轰动一时,歌名叫《是的!我们没有香蕉了》(Yes! We Have No Bananas),讲的就是大麦克蕉供应短缺的事件。1965年,最后一批大麦克蕉在美国售出之后,大麦克蕉彻底在美国和非洲绝迹,只有泰国仍然在种植。当时,黄叶病1号爆发得太突然,人们没有丝毫准备,当务之急是赶紧找出一个既可以替代大麦克蕉,又能抵御黄叶病1号病菌的品种。

万幸的是,人类当年除了培育大麦克蕉,还培育了很多其他的杂交品种,华蕉就是其中一个。华蕉起源于越南和中国,后来流传到英国,被威廉·卡文迪许(William Cavendish)公爵买下,种在德比郡的查兹沃斯庄园里,作为招待客人的特色水果,它也因此被英国人命名为Cavendish Bananas,中文就叫“华蕉”。本来,华蕉在卡文迪许的庄园里过着岁月静好的小日子,但是,黄叶病的爆发,打破了它的生存模式。在人们急切地寻找大麦克蕉替代品的时候,华蕉在众多香蕉品种里脱颖而出。为什么呢?因为华蕉在口味虽然远远不如大麦克蕉香醇浓郁,但重要的是,它能抵御让大麦克蕉闻风丧胆的黄叶病1号,而且可以在被这种病菌感染过的土地里种植。这就让很多被病菌污染过、原本几十年都无法耕种香蕉的废田重新恢复生机,所以,华蕉被当时的人们誉为“农业奇迹”。1939年,美国都乐食品公司在洪都拉斯试种华蕉,随后在1947年正式将出口香蕉的品种改为华蕉。你看,幸亏多年来人们一直在尝试培育不同品种的香蕉,这才化解了香蕉的灭绝危机。在这一次危机之后,华蕉走上了人生巅峰,不但称霸国际市场,还挤走了一些印度和东非的本土香蕉品种。就这样,平静的日子维持了20多年。但人们做梦也不会想到,这20年里,黄叶病的病菌在争分夺秒地进化。它就像小强一样,杀虫剂用得越猛、越烈,它就越耐药。终于有一天,它将魔爪伸向了华蕉。1960年,一种未知的病菌在台湾的种植园蔓延开来,香蕉接连中招,人们却一直找不到原因。直到植物学家分析了采集到的真菌样本以后,才确诊它是黄叶病。可在当时,这个消息就像落进大海的一颗石子,并没有引起人们的重视。之后,黄叶病像开了挂一样,从台湾一路奔向约旦、黎巴嫩、巴基斯坦、老挝和莫桑比克,甚至漂洋过海来到澳洲北部。直到那时,整个香蕉产业才从梦中惊醒。

但这次,人们面对的不再是黄叶病1号,而是在进化后,变得更凶猛、更顽强的黄叶病4号,你可以把它理解为升级迭代后的黄叶病。黄叶病4号不光能杀死大麦克蕉和一些种植范围很小的本地香蕉,连本来对黄叶病1号免疫的华蕉都未能幸免。这个病菌因此得了个难听的外号——“香蕉艾滋病”,除了人工隔离,人们拿它毫无办法,到今天为止,只有非洲西部和拉丁美洲没有被它的魔掌侵袭。但是,在国际贸易如此发达的今天,黄叶病4号迟早会蔓延到全世界。更糟糕的是,在2010年,人们发现印度的华蕉竟然感染了黄叶病1号,也就是说,华蕉对黄叶病1号的免疫力失效了。香蕉产业再次陷入危机。人们不得不与黄叶病进行第二次交手。

| 现代科技与香蕉病菌的世纪大战

好消息是,在第二次香蕉保卫大战中,人类的应对要从容得多。因为这一次,我们有现代科技武器:基因工程技术。人们一边用检验检疫和人工隔离手段延缓病菌的扩散,一边紧锣密鼓地研究黄叶病的基因,找出对抗的办法。2015年,在澳洲昆士兰科技大学教授詹姆斯·戴尔(James Dale)的带领下,一群研究人员从野生香蕉里发现了一个名叫RGA2的基因,它能抵御黄叶病4号的侵袭。研究人员把这个基因植入了华蕉的基因,随后将这些改良后的华蕉分为四组,种植在被黄叶病4号严重污染的土壤里。在三年的实验期间,其中一组华蕉表现出对黄叶病4号的超强免疫力,其它三组华蕉的表现也十分优秀,只有不到20%的作物有受到感染的症状。

RGA2是人们发现的第一个可以抵御黄叶病4号的基因。更令人惊喜的是,研究者发现,华蕉本身也带有RGA2基因,只不过不太活跃,只要找到能够把这个基因激活的“开关”,华蕉就能拥有抗体。

不过,基因工程只是破解黄叶病的第一步。研究人员表示,光是发现RGA2这个基因,只是成功的一丝曙光,最重要的是,如何让单一基因的香蕉变得野生香蕉一样,具有基因多样性,这样香蕉自身对病菌的抵抗力就会大大提升,整个香蕉产业才能可持续地发展。除了基因工程以外,人们还可以通过培育技术,来改良香蕉品种,比如台湾培育出的“台蕉一号”和“宝岛蕉”,都是其中的优秀代表。这种香蕉虽然不能完全免疫黄叶病4号,但它可以大大降低黄叶病的发病率,而且生产速度快,生产效益高。2015年,宝岛蕉被引入菲律宾和莫桑比克试种,都十分成功。

现在看来,虽然黄叶病4号比1号更为凶猛,但这次,因为有了科技,人类应对病菌的姿态,也从容得多。随着人类种植技术的发展,黄叶病已经不再是一种“绝症”,不过,香蕉的下一次生存危机什么时候到来到,我们还能第三次跑赢病菌吗?谁都没有答案。

| 总结

香蕉的生存保卫战,就是人类种植技术与病菌演化的一场马拉松式的较量。在跟黄叶病菌的两次交手中,人类虽然都取得了胜利,但只要黄叶病仍然在进化,说不定有一天,它又会卷土重来,变得更凶悍、更顽强。所以,人类必须不断研发出新的技术,和病菌的演化进程赛跑,才能让物种幸免于难。在这场较量中,人类最重要的收获是,意识到如果一个物种缺乏多样性,它的命运将极其脆弱。在短时间看,物种单一化,也许能为人类带来利益,但从长远角度来看,这个物种距离灭绝,也许只差一次致命病菌的传播。香蕉的生存史,也是给人类的教训。

其实不单是香蕉,人类自身也一样,如果我们想要活得更好、更从容,唯一的办法就是不断地进步和完善自我。我想起《爱丽丝梦游仙境》里“红皇后”说过的一句话:“在我们这里,只有拼命奔跑,才能留在原地”。在生命演化的历史中,这是一句永恒的真理。

| 思考

你知道人类历史上,还有哪些单一基因的水果遭受过病菌的侵袭吗?

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