Kolekcija pšenice od pre jednog veka može pomoći da ne gladujemo zbog klimatskih promena

Pre sto godina, botaničar Artur Votkins pokrenuo je izuzetan projekat. Počeo je da sakuplja uzorke pšenice iz celog sveta, nagovarajući konzule i poslovne ljude širom Britanske imperije i šire da mu donose žito sa lokalnih tržišta.  

Njegova upornost je bila izuzetna i vek kasnije će požnjeti dramatične rezultate. U okviru projekta koji su zajedno sproveli britanski i kineski naučnici, senkvenciran je DNK svih 827 vrsta pšenice, koje je sakupio Votkins, a koje su čuvane u Centru „Džon Ines“ blizu Noriča tokom većeg dela prošlog veka.

Ovim analizama naučnici su stvorili genetski rudnik zlata tako što su precizirali ranije nepoznate gene koji se sada koriste za stvaranje izdržljivih sorti sa poboljšanim prinosima koji bi mogli pomoći u ishrani svetske populacije.

Sada se razvijaju sojevi koji uključuju pšenicu koja može da raste u slanom tlu, dok istraživači sa Poljoprivrednog univerziteta u Pendžabu rade na poboljšanju otpornosti na bolesti iz semena koje su dobili iz Centra „Džon Ines“. Ostali sojevi uključuju one koji bi smanjili potrebu za azotnim đubrivima, čija je proizvodnja glavni izvor emisije ugljenika.

„U suštini smo otkrili rudnik zlata“, navodi Sajmon Grifits, genetičar iz Centra „Džon Ines“ i jedan od vođa projekta.

„Ovo će napraviti ogromnu razliku u našoj sposobnosti da hranimo svet kako bude toplije, a poljoprivreda pod sve većim klimatskim pritiskom.“

Danas, jedna od pet kalorija koje konzumiramo dolazi iz pšenice, a svake godine taj usev jede sve više i više ljudi kako svetska populacija nastavlja da se uvećava.

 „Pšenica je bila kamen temeljac ljudske civilizacije“, dodaje Grifits. „U regionima kao što su Evropa, severna Afrika, veliki delovi Azije, a potom i Severna Amerika, kultivacija pšenice je hranila velika carstva, od drevnog Egipta do uspona moderne Britanije.“

Ova pšenica je dobijena od divljih sorti koje su prvobitno bile pripitomljene i kultivisane u Plodnom polumesecu na Bliskom istoku, pre 10.000 godina. Mnoge od ovih sorti i njihovi geni su nestale tokom milenijuma, proces koji je ubrzan pre oko jednog veka kako je nauka o oplemenjivanju biljaka postajala sve sofisticiranija, a sorte sa svojstvima za koje se tada smatralo da nemaju nikakvu vrednost su odbačene.

„Zato je Votkinsova kolekcija toliko važna“, ističe Grifits. „Sadrži sorte koje su bile izgubljene, ali koje će biti od neprocenjive vrednosti u stvaranju pšenice koja može da pruži zdrave prinose u teškim uslovima koji sada ugrožavaju poljoprivredu.

Drugi vođa projekta, profesor Šifeng Čeng sa Kineske akademije poljoprivrednih nauka, navodi: „Možemo da pratimo novu, funkcionalnu i korisnu raznolikost koja je izgubljena u modernoj pšenici nakon 'zelene revolucije' u 20. veku, i imamo priliku da ih vratim u programe uzgoja."

Naučnici su želeli da precizno odrede i prouče gene pšenice u Votkinsovoj kolekciji nakon razvoja velikog DNK sekvenciranja pre više od jedne decenije, ali su se suočili sa neobičnim problemom. Genom pšenice je ogroman: sastoji se od 17 milijardi jedinica DNK, u poređenju sa tri milijarde baznih parova koji čine ljudski genom.

„Genom pšenice je pun malih retro elemenata i to je otežalo i, što je najvažnije, skuplje sekvenciranje“, rekao je Grifits. „Međutim, zahvaljujući našim kineskim kolegama koji su izvršili detaljan rad na sekvenciranju, prevazišli smo taj problem.“

Grifits i njegove kolege poslali su uzorke iz kolekcije Votkins profesoru Čengu i tri meseca kasnije su nagrađeni dolaskom kofera natrpanog kompakt diskovima. Oni su sadržali petabajt – milion gigabajta – podataka koje je kineska grupa dekodirala koristeći Votkinsovu kolekciju.

Zapanjujuće, ovi podaci su otkrili da moderne sorte pšenice koriste samo 40 odsto genetskog diverziteta koji se nalazi u kolekciji.

„Otkrili smo da je Votkinsova kolekcija prepuna korisnih varijacija kojih jednostavno nema u modernoj pšenici“, kaže Grifits.

Ove izgubljene osobine sada testiraju uzgajivači biljaka sa ciljem stvaranja mnoštva novih sorti koje bi bile zaboravljene da nije bilo napora Artura Votkinsa.

Stidljivi pionir

Artur Votkins je sa 19 godina poslat da se bori u rovovima u Prvom svetskom ratu. Preživeo je, a nekoliko meseci nakon primirja naređeno mu je da ostane u Francuskoj da deluje kao pomoćnik poljoprivrednog oficira, sa zadatkom da pomogne lokalnim farmerima da prehrane trupe koje su još čekale da budu isporučene kući.

Taj posao je pokrenuo njegovo interesovanje za poljoprivredu i prijavio se da je studira na Kembridžu kada se vratio u Britaniju. Pošto je diplomirao, Votkins – stidljivi, rezervisani akademik – pridružio se univerzitetskom odseku za poljoprivredu, gde je započeo svoj životni posao: prikupljanje uzoraka pšenice sa cele planete.

„Najvažnije, Votkins je shvatio da, kada smo počeli da uzgajamo nove sorte pšenice, geni za koje se tada smatralo da su od male koristi i koji su bili izbrisani iz sojeva možda i dalje imaju vrednost za budućnost“, kaže prof. Grifits.

„Njegovo razmišljanje je bilo neverovatno ispred svog vremena. Shvatio je da genetski diverzitet – u ovom slučaju pšenice – erodira i da je neophodno da to zaustavimo.“

„Vrlo malo naučnika je razmišljalo o ovom pitanju tih dana. Votkins je očigledno razmišljao daleko ispred svog vremena, i na tome mu moramo biti veoma zahvalni.“