Когда закончится еда: зачем создали генные банки и как они спасут человечество

Во время блокады Ленинграда в 1940-х годах группа советских ученых из Всесоюзного института растениеводства, находясь в осажденном городе, где сотни тысяч людей погибали от голода, сохраняли обширную коллекцию семян зерновых и картофеля. Девять сотрудников института умерли от истощения прямо на рабочих местах, охраняя ящики с рисом, пшеницей и овсом. Они не использовали эти запасы в пищу, так как понимали: уничтожение коллекции сегодня приведет к невозможности восстановить сельское хозяйство после войны.

Этот исторический пример лег в основу современной системы продовольственной безопасности. То, что начиналось как научная инициатива отдельных энтузиастов, сегодня превратилось в глобальную сеть защищенных хранилищ. Эти объекты, называемые генными банками, выполняют очень важную функцию: они гарантируют, что человечество не потеряет возможность выращивать еду в условиях меняющегося климата, эпидемий растений или любых других чрезвычайных ситуаций.

Причины уязвимости современного земледелия

Чтобы понять назначение генных банков, рассмотрим, как устроено современное сельское хозяйство. Фермеры во всем мире стремятся к эффективности, поэтому выращивают ограниченное количество сортов, дающих максимальный урожай. Это приводит к тому, что на огромных территориях высаживаются генетически идентичные растения.

Такая однородность создает определенные риски. Если появляется болезнь, вредитель или грибок, способный поразить этот конкретный сорт, под угрозой оказывается весь урожай страны. Историческим подтверждением этой уязвимости служит Ирландский картофельный голод середины XIX века. Тогда население страны зависело практически от одного сорта картофеля. Появившийся микроорганизм (фитофтора) уничтожил посевы за короткий срок, что привело к массовому голоду и гибели миллиона человек.

Генные банки существуют для того, чтобы предотвратить подобные сценарии. Они хранят тысячи различных вариантов семян — от коммерческих сортов до их диких предков. Это позволяет селекционерам в любой момент найти растение с нужными характеристиками (например, устойчивостью к новой болезни) и использовать его для выведения защищенного сорта.

Наследие Николая Вавилова и структура банков

Концепцию сбора и сохранения разнообразия растений разработал и внедрил отечественный биолог Николай Вавилов. Он первым понял, что для обеспечения стабильности сельского хозяйства необходимо изучать растения в местах их исторического происхождения. Вавилов провел 115 экспедиций в 64 страны, собрав коллекцию из 380 тысяч образцов. Он искал центры происхождения культурных растений, чтобы дать ученым доступ к исходному генетическому материалу.

Сегодня эта идея масштабирована на весь мир. Практически каждое государство имеет свой национальный генный банк. Работу этой системы на международном уровне координируют такие организации, как Crop Trust. Их задача — обеспечивать финансирование, техническую поддержку и обучение персонала, чтобы коллекции сохранялись в надлежащем состоянии десятилетиями и веками.

Как дикие растения помогают адаптироваться к климату

Генные банки — это активные научные центры. Примером такой работы служит деятельность Международного центра сельскохозяйственных исследований в засушливых районах (ICARDA). Этот центр управляет хранилищами в Марокко и Ливане.

Специфика их коллекции заключается в географии. Они собирают и хранят образцы растений из региона, который исторически называют «Плодородным полумесяцем» — места, где зародилось земледелие. Также в их фокусе находятся засушливые зоны. В этих коллекциях хранятся так называемые «дикие родичи» культурных растений.

Дикие растения, в отличие от селекционных сортов, не дают большого урожая, но обладают другими критически важными свойствами. Они веками выживали в дикой природе без удобрений и полива, адаптируясь к экстремальной жаре, засоленным почвам и нехватке влаги.

В условиях глобального потепления эти свойства становятся необходимыми. Селекционеры запрашивают образцы из банка, чтобы скрестить современную высокопродуктивную пшеницу с ее диким предком, устойчивым к засухе. В результате получается новый сорт, который дает хороший урожай, но при этом способен выживать при более высоких температурах. Таким образом, генные банки предоставляют инструменты для адаптации сельского хозяйства к изменяющимся условиям планеты.

Система дублирования и «Черные ящики»

Любой физический объект на Земле уязвим. Генный банк может пострадать от пожара, наводнения, землетрясения или любого другого чрезвычайного происшествия. Также критическим фактором является электроэнергия: семена должны храниться при строго определенной низкой температуре (обычно около -18 градусов Цельсия). Длительное отключение электричества может привести к потере всхожести семян.

Для минимизации этих рисков в международной практике применяется протокол дублирования. Генные банки отправляют копии своих коллекций в другие учреждения, расположенные в других странах или на других континентах.

Этот механизм получил название системы «черного ящика». Принцип его работы строго регламентирован:

1. Организация-отправитель упаковывает дубликаты семян и отправляет их в принимающий банк.
2. Принимающая сторона помещает ящики в свои холодильные камеры для ответственного хранения.
3. Принимающая сторона не имеет права вскрывать ящики, изучать семена или использовать их.
4. Собственником материала остается отправитель, и только он может потребовать возврата образцов.

Это гарантирует, что даже при полном физическом уничтожении одного здания, уникальная коллекция не исчезнет безвозвратно.

Всемирное хранилище на Шпицбергене

В 2008 году мировое сообщество реализовало проект, который стал высшим уровнем страховки для всех генных банков мира — Всемирное семенохранилище на Шпицбергене, прозванное «Бункер судного дня».

Место для строительства было выбрано на основе инженерного и геологического анализа:

• Геология и климат: объект находится в зоне вечной мерзлоты. Хранилище углублено внутрь горы. Это создает естественный холод. Даже если системы искусственного охлаждения выйдут из строя, температура внутри останется отрицательной, что обеспечит сохранность семян на долгие годы.
• Безопасность и логистика: Шпицберген — это удаленная территория Норвегии, демилитаризованная зона, находящаяся вдали от очагов любых нестабильностей. При этом туда осуществляются регулярные авиарейсы, что позволяет доставлять грузы.

В данный момент в хранилище находится почти 1,4 миллиона образцов семян со всего мира. Это резервный фонд планетарного масштаба. В случае потери национальной коллекции из-за катастрофы, страна может обратиться к Шпицбергену и получить свои дубликаты обратно.

Практическое применение: опыт Сирии

Долгое время хранилище на Шпицбергене работало только на прием образцов. Однако события последних лет доказали необходимость этой системы на практике.

До начала конфликта в Сирии основной банк центра ICARDA располагался в городе Алеппо. В коллекции содержались уникальные сорта растений засушливых зон. Когда в 2011 году начался конфликт, сотрудники центра, следуя протоколам безопасности, активизировали отправку дубликатов на Шпицберген. Им удалось вывезти более 100 тысяч образцов.

В 2014 году ситуация в Алеппо стала критической, и ученым пришлось эвакуировать персонал, оставив оборудование и хранилище. Это стало крупнейшей потерей функционального генного банка в современной истории. Однако информация не была утрачена.

В 2015 году ICARDA стала первой организацией, которая запросила возврат своих семян со Шпицбергена. Контейнеры были извлечены из хранилища и доставлены в новые, безопасные филиалы центра, открытые в Марокко и Ливане. Ученые высадили сохраненные семена, получили новый урожай, восстановили коллекцию и снова отправили страховые копии на Север.

Этот цикл — сохранение, дублирование, утрата оригинала и восстановление из копии — продемонстрировал надежность созданной инфраструктуры.

Современное значение

Генные банки и глобальная система их дублирования являются критически важным элементом инфраструктуры цивилизации. Они работают незаметно, но выполняют важную задачу: обеспечивают наличие исходного материала для производства пищи, независимо от природных катаклизмов или ошибок человека. Это не только архивы прошлого, но и действующий инструмент для обеспечения стабильности в будущем.