全球的咖啡樹正面臨著氣候變化、疾病和病蟲害的嚴重威脅。高度的遺傳相似性使得它們在面臨這些災(zāi)難時不堪一擊。為了避免咖啡作物毀于一旦，科研人員正爭分奪秒，力圖將優(yōu)良基因引入其中。
驚人的單一性在哥斯達黎加圖里亞爾瓦的一間咖啡館里，客人們站在餐館陽臺上，眺望對面郁郁蔥蔥的丘陵，而手中的飲料只能以白水或菠蘿汁代替。這是2014年3月的一幕，彼時，大約20人集聚到圖里亞爾瓦的熱帶農(nóng)業(yè)研究和高等教育中心（CATIE），其中包括了世界頂級的咖啡研究專家。他們此行的目的，是討論咖啡——這種世界上最受歡迎的飲料作物，在中美洲地區(qū)撲朔迷離的前景。研討會的主題是一種危害極大的農(nóng)業(yè)?。嚎Х蠕P?。–offee rust）——在當?shù)氐奈靼嘌勒Z中被稱為Roya。真菌感染咖啡葉導致銹病，使其無法獲得生長所必需的陽光。過去幾年中，中美洲地區(qū)種植的約100萬英畝（1英畝約合0.4公頃）咖啡中，有一半左右慘遭銹病的蹂躪，并導致這一地區(qū)2012年的咖啡產(chǎn)量下降了約20%。
銹病的蔓延仍在持續(xù)，不幸的是，這僅僅是全球變暖的大背景下，咖啡作物面臨的眾多危機之一。在圖里亞爾瓦咖啡館里，法國農(nóng)業(yè)發(fā)展研究中心（CIRAD）的遺傳學家和咖啡育種專家貝努瓦?貝特朗（Benoit Bertrand），對在場的各位說：“我們現(xiàn)在所種植的大多數(shù)咖啡品種，既無法抵抗疾病和病蟲害的侵襲，也沒有能力抵御氣溫升高，以及其他因氣候變化所導致的環(huán)境威脅?！币坏┛Х茸魑锴甘?，當?shù)胤N植者的生計將會無以為繼。他們將不得不砍掉咖啡樹，改種其他作物，甚至將土地出售給開發(fā)商，而隨之而來的將是失業(yè)問題和環(huán)境的破壞。毫無疑問，肩上搭著一件藍色毛衣的貝特朗，看起來更像是一位溫文爾雅的法國電影制片人，而不是整天面對培養(yǎng)皿的科研人員。的確，因為缺少遺傳多樣性（這是決定物種存亡的關(guān)鍵因素），咖啡既不能適應(yīng)酷熱的氣候，也無法抵抗病害的侵襲。盡管咖啡館菜單上那些充滿異國情調(diào)的咖啡品名讀起來千差萬別——口感微酸的印尼亞齊咖啡、烘焙醇和的越南咖啡、香濃芳醇的馬達加斯加咖啡，但在這種差別的背后，卻隱藏著一件驚人的事實：人工種植的咖啡作物都是同源的。實際上，全球70%的咖啡都屬于同一品種——小果咖啡（Coffeaarabica）。種株、產(chǎn)地和烘焙方式的不同，決定了咖啡多種多樣的口味，但這也混淆了人們對于咖啡遺傳史的正確認識。我們現(xiàn)在喝到的所有咖啡，幾乎都是近幾個世紀以來，從埃塞俄比亞引種的，而引種所采用的原種野生咖啡的種類屈指可數(shù)。如今，全球種植園中的咖啡作物，與埃塞俄比亞野生咖啡的差異還不到百分之一。在當代科研領(lǐng)域中，咖啡是一個被遺忘的孩子。在咖啡產(chǎn)業(yè)中，并沒有像孟山都公司這樣的巨頭，可以靠銷售專利種子獲取巨額財富。雖然巨頭缺席，讓低收入國家的小種植業(yè)者得以依靠出口咖啡維持體面的生活，但這也意味著，該領(lǐng)域科研資金的投入也必然捉襟見肘，使得脆弱的咖啡作物任由大自然擺布?，F(xiàn)在，對于咖啡種植業(yè)面臨的緊迫威脅，研究人員已經(jīng)開始通過科學手段，希望能夠亡羊補牢，拯救咖啡。席林的大方案蒂姆?席林（Tim Schilling）是一名遺傳學家，現(xiàn)居于法國阿爾卑斯地區(qū)。如今，他負責世界咖啡研究組織（World Coffee Research）的監(jiān)管工作。世界咖啡研究組織是一個由30家大小不一的咖啡銷售商資助成立的非營利機構(gòu)。席林被人們戲稱為咖啡界的印第安納?瓊斯。在圖里亞爾瓦的會議上，席林身著長袖白襯衫和牛仔褲，戴著一副圓形黑框眼鏡，和安迪?沃霍爾（Andy Warhol）頗有幾分神似?？茖W家擔心，氣候變化和銹病將為咖啡種植業(yè)帶來巨大沖擊。在溫暖的氣候中，咖啡銹病極易蔓延，并且隨著氣溫升高，導致銹病的真菌還會擴散到高海拔地區(qū)。另外，降水量的變化——無論是偏多還是偏少——都有可能造成這種真菌大量繁殖。雖然噴灑滅菌劑可以抑制銹病，但這種化學制劑的價格非常高，而且無法消滅那些新出現(xiàn)的菌株。在席林看來，采用遺傳學手段才是唯一可行的、長效的解決方案。首先，他打算從咖啡基因庫中（包括小果咖啡和其他種植咖啡品種）已有的適應(yīng)性突變著手。中果咖啡（Coffeacanephora）在業(yè)界也被稱為羅布斯塔咖啡（robusta，有“強壯”的含義），它的優(yōu)點是易種植，產(chǎn)量較高，但口味偏苦，所以多被用來制作低品質(zhì)咖啡。中果咖啡連同小果咖啡，是目前咖啡作物中僅有的兩個物種，不過由于種植地區(qū)的不同，它們也各自衍生出若干個品種，并且?guī)砹艘欢ǖ牡赜蛐赃z傳差異。這就好像現(xiàn)在地球上形形色色的不同人種，都屬于“智人”（Homo sapiens）這一物種一樣。
在席林的大方案中，一項較為簡單的研究已經(jīng)拉開了序幕，那就是咖啡種株的異地引種，比如在巴西種植剛果的咖啡樹，或者將哥倫比亞的咖啡樹引種到洪都拉斯，然后觀察這些引種的咖啡樹是否比在原產(chǎn)地的長勢更好。3—4年后，種植者可能會說，“瞧！這些從印度來的咖啡豆產(chǎn)量更高。”于是他們可能會栽種更多的印度咖啡樹。目前，科學家已經(jīng)在研究中找到了來自10個國家、產(chǎn)量最高的30種咖啡種株。利用現(xiàn)有咖啡作物的基因變異，或許會在短期內(nèi)起到一定作用，但總的來說，這還不足以拯救咖啡作物。因為出于商業(yè)目的種植的咖啡作物，與小果咖啡和中果咖啡之間的基因差異，簡直就是微乎其微。相比之下，野生咖啡之間的基因差異性則讓人嘆為觀止。這些具有差異性的基因，有不少可以從分布于世界各地的基因庫中找到。因此，貝特朗希望能夠借助這部基因大全，讓咖啡作物變得更具適應(yīng)性、產(chǎn)量更高，同時更加美味。小小基因庫CATIE正是這些咖啡基因差異性的匯集之地。從研討會現(xiàn)場出來，穿過CATIE的校園，沿著一段土路前行，就會看到一個由醒目的黃色字母書寫的西班牙語標牌：“聯(lián)合國糧農(nóng)組織埃塞俄比亞咖啡展示園”。在大約21英畝的土地上，整齊地栽種著近10000株小果咖啡樹。這里囊括了不同品種的咖啡樹，都是上世紀40年代以來，歷次赴埃塞俄比亞遠征科考所取得的成果，其中最早的一批是英國人在二戰(zhàn)時期獲得的，此外還有在20世紀60年代，聯(lián)合國糧農(nóng)組織與一支法國研究團隊一起取得的成果。如今，除了來自埃塞俄比亞的咖啡外，這個展示園中還擁有來自馬達加斯加等非洲其他地區(qū)，以及也門的咖啡品種。值得注意的是，和玉米等其他農(nóng)作物的種子不同，咖啡種子無法在普通的密封冷藏的環(huán)境中存活。除非使用特殊的凍干保存技術(shù)，否則在引種過程中，咖啡種子不能脫離土壤。這也是為什么眼前這個全球最為重要的咖啡基因庫，實際是以一片咖啡園的形式存在著的。貝特朗的工作是從類似于CATIE咖啡展示園這樣的基因庫中，挑選出合適的品種，雜交培育出全新的咖啡種株。十多年前，他曾將小果咖啡同其野生親緣種進行雜交，培育出了產(chǎn)量可以提高40%以上的新咖啡品種。目前，他正與席林合作，從CATIE挑選出800株咖啡樹，連同從全球其他地方的咖啡基因庫中選取的另外200株咖啡樹一起，運往位于美國紐約州的實驗室，測定它們的DNA序列。這些信息將會幫助他評估每株咖啡樹中有用的遺傳性狀。研究人員正在尋找各種能夠使咖啡作物變得更加“強壯”的基因，以防止銹病感染，提高其抗旱性和耐高溫性。為此，貝特朗和席林正在進行篩選工作，席林表示：“這些咖啡樹具有極高的基因差異性?！彼麄兊哪康氖菑谋M可能少的種株身上，發(fā)現(xiàn)盡可能多的優(yōu)良性狀。“之后的事情就是利用這些種株，雜交出我們所期望的美味、高產(chǎn)、可抵御目前所知一切病害的咖啡品種?！睂ふ页壔蛳执_信，上述研究將為種植者提供更為優(yōu)良的咖啡品種，對于咖啡烘焙廠商和消費者而言，這也意味著咖啡的品質(zhì)將會更高，口味也會更佳。不過，席林和他的同伴們還有更大的野心：創(chuàng)造出一種前所未有的，集各種優(yōu)點于一身的“人工小果咖啡”，讓它既擁有小果咖啡的美味口感，又具有中果咖啡的高產(chǎn)量。席林的計劃是：回到一切開始的起點——重新雜交小果咖啡。小果咖啡最初是由中果咖啡和歐基尼奧伊德斯種咖啡（Coffeaeugenioides）雜交而成的?，F(xiàn)在，工作的重點是尋找基因多樣性遠遠高于傳統(tǒng)小果咖啡的父系品種。為了實現(xiàn)這一目標，他們的視線不能只局限在現(xiàn)有基因庫中，他們必須重歸大自然，在茫茫的野生咖啡中找出那些關(guān)鍵的未知基因。地球上約有125種咖啡，其中每一種所產(chǎn)生的基因變異，都遠非基因庫里那些少量樣本所能涵蓋的，更不用說那些尚未被發(fā)現(xiàn)的品種了。我們只是希望，研究人員能夠在這些尚未被發(fā)現(xiàn)的品種滅絕之前，盡快找到它們。阿龍?戴維斯（Aaron Davis）從1997年開始研究野生咖啡。最初，他對找到新品種并不抱任何希望。某天，博士畢業(yè)不久的戴維斯在位于英國倫敦郊外裘園的皇家植物園休憩品茶時，恰好遇到一位著名的咖啡分類學家，于是戴維斯向她請教了野生咖啡作物的種類、原產(chǎn)地和自然分布區(qū)等問題。出乎意料的是，專家只告訴他一個答案：“沒人知道”。不久后，戴維斯就受這位專家的委托，踏上了尋找野生咖啡的征途。在接下來的15年時間里，他的足跡遍布了馬達加斯加的各個角落。在這個堪稱野生咖啡多樣性寶庫的非洲島國里，戴維斯發(fā)現(xiàn)了各種各樣的咖啡，其中有很多都是此前僅為當?shù)鼐用袼娜缕贩N。正是在馬達加斯加，戴維斯發(fā)現(xiàn)了世界上已知最大和最小的咖啡果，前者的咖啡果有普通品種的三倍大，而后者則只有圖釘直徑的一半。他找到了兩種通過水而非動物來傳播種子的咖啡，還有長著折疊絲帶狀果實的翅果咖啡。他還發(fā)現(xiàn)了全新的安邦吉西斯種咖啡（Coffeaambongensis），這種咖啡的咖啡豆形如大腦。此外，戴維斯的發(fā)現(xiàn)表明，野生咖啡在熱帶地區(qū)分布廣泛，從非洲到亞洲，甚至遠及澳大利亞，都可以找到它們的身影。在小果咖啡目前的主要產(chǎn)地埃塞俄比亞，一些森林里密集地生長著小果咖啡樹，密度可達每英畝8000株。戴維斯相信，這些野生咖啡樹中，很多都可以實現(xiàn)人工種植?？墒牵c咖啡作物一樣，野生咖啡也面臨著重重危機。70%的野生咖啡有滅絕的危險，其中10%可能在10年內(nèi)徹底消失。土地開發(fā)是野生咖啡面臨的最大威脅，早在上世紀90年代末，埃塞俄比亞境內(nèi)已有超過80%的森林遭到砍伐。2007年，戴維斯的研究小組在馬達加斯加一片僅有棒球場內(nèi)場大小的殘存樹林里，發(fā)現(xiàn)了全新的咖啡品種，而當?shù)貙τ谏值目撤ト栽谝粤钊梭@心的速度持續(xù)著。對于野生咖啡樹，情況正如戴維斯所形容的那樣，“根本輪不到氣候變化對野生咖啡的生長造成重大影響”。野生咖啡連同其生長的環(huán)境，正在以驚人的速度消失著。戴維斯擔心的是，研究人員把太多精力耗費在已保存下來的咖啡品種上，與此同時，可能包含更重要基因的其他野生品種卻在逐漸消亡，或因人類對環(huán)境的破壞而滅絕。“在研究人員中，有這樣一種思想，‘我們已經(jīng)找到了所需的一切，這就足夠了’，”他說，“但是，他們是否考慮過，如果沒有對野生咖啡的持續(xù)探尋和研究，我們怎么會擁有如今這般豐富的咖啡基因庫？”埃塞俄比亞政府執(zhí)行的有關(guān)政策也令人感到憂慮。作為咖啡的原產(chǎn)地，該國蘊藏著大量獨有的野生咖啡種群，但埃塞俄比亞政府卻禁止外國科研人員對其進行采集。如果能獲得埃塞俄比亞野生咖啡的基因，從而豐富咖啡基因庫，將會讓席林的“新型人工小果咖啡”研究受益匪淺。埃塞俄比亞的野生咖啡，可能包含有增強咖啡作物耐熱性，或提高單位產(chǎn)量的關(guān)鍵基因。席林迫切希望該國可以放寬政策，解禁這些寶貴資源。而與此同時，科學家也將利用現(xiàn)有資源，積極開展研究工作。通過研究英國皇家植物園的檔案，戴維斯發(fā)現(xiàn)，烏干達以及其他一些地方的居民，長久以來都有利用野生品種制作咖啡的記錄。盡管有些咖啡的味道讓人難以入口，但在對咖啡豆進行烘焙的時候，它們都會散發(fā)出熟悉的咖啡香氣。戴維斯還提到，“百年之前，曾經(jīng)有一些咖啡品種擁有極佳的口碑。重新研究這些早期的咖啡作物，也許可以使它們重放光彩，或者幫助我們培育出更好的品種。”與時間賽跑席林在組建世界咖啡研究組織時，受到了美國精品咖啡協(xié)會的幫助，并因此獲得了綠山咖啡、咖啡豆國際公司等企業(yè)的資金支持。而在世界咖啡研究組織成立后不久，咖啡銹病便席卷了中美洲地區(qū)。為應(yīng)對這次災(zāi)難，席林決定在危地馬拉舉辦一次小型會議，商討可行對策。會議計劃一經(jīng)公布，便立即收到了大量參會申請。席林的會議還受到了美國國際開發(fā)署的關(guān)注，他們希望席林能夠申請有關(guān)咖啡銹病的研究項目。因為中美洲地區(qū)的咖啡種植業(yè)一旦崩潰，將可能會導致大批移民涌入美國，這也是美國國際開發(fā)署背后的美國政府所顧慮的。據(jù)世界咖啡研究組織估算，2012年中美洲地區(qū)的銹病暴發(fā)，給咖啡種植者帶來的損失高達5.48億美元，還造成了44.1萬人失業(yè)。如果政府和科研機構(gòu)繼續(xù)無所作為，那么到2050年，中美洲地區(qū)的咖啡產(chǎn)業(yè)可能被徹底摧毀。雖然在2012年的那場銹病危機中，人們采取了一些短期的應(yīng)急措施，如向咖啡種植者提供滅菌劑和貸款擔保。但席林認為，面對銹病等一系列威脅，建立長效的協(xié)調(diào)機制是非常必要的。席林的項目最終獲得了美國國際開發(fā)署的資助，該項目將通過高科技育種計劃，為種植者提供氣候適應(yīng)性和抗病蟲害能力更強的新咖啡種源。銹病的流行，僅僅是全球咖啡種植業(yè)所面臨諸多威脅的一個預(yù)演，在氣溫升高和極端天氣的影響下，已經(jīng)脆弱不堪的咖啡作物將對新出現(xiàn)的病害毫無抵抗之力。在CATIE的研討會上，星巴克公司的全球農(nóng)業(yè)事務(wù)主管羅德里格斯（Carlos Mario Rodriguez）提到，中國的咖啡種植者在他們的作物中發(fā)現(xiàn)了多達5種的新型銹病?！耙酝P病不會影響到高海拔地區(qū)的咖啡作物，但是現(xiàn)在，情況已經(jīng)發(fā)生了變化。”羅德里格斯說。要想在危機中求生，咖啡作物必須擁有更強的適應(yīng)能力。正如美國北卡羅來納州反文化咖啡公司總裁布雷特?史密斯（Brett Smith）比喻的那樣，選擇咖啡作物的基因，就像是“僅有少數(shù)幾只股票可供挑選的證券投資組合”。史密斯對于席林及其研究伙伴充滿信心，盡管這場“咖啡保衛(wèi)戰(zhàn)”才剛剛打響。最后，唯一的疑問就是相關(guān)研究是否能及時完成?！叭绻茉?0年前就完成這些研究工作，那么我們今天也就不必面對這些棘手的問題了?！泵绹房Х葏f(xié)會執(zhí)行理事萊因哈特說，“而現(xiàn)在，如果我們還不開始工作，時間將會更加緊迫，咖啡也許再也等不到明天的來臨了?！保ㄗ髡撸合＠?羅斯納（Hillary Rosner）翻譯：談笑）節(jié)選自：《環(huán)球科學》2014年11月號
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