По следам Вавилова. Как голодающие ученые спасали уникальную коллекцию от мародеров и крыс
Советский ботаник Николай Иванович Вавилов подарил России и всему миру уникальную бесценную коллекцию семян и саженцев культурных растений и их дикорастущих сородичей. Ее пытались купить, ее пытались украсть, ее сохранили в блокаду, за нее отдавали жизни…
Людям, далеким от сельского хозяйства, ботаники и генетики, непросто понять, почему так велика ценность "пакетиков с семенами", и еще сложнее поверить, что эта коллекция уже не раз спасала и еще не раз спасет от голода целые народы.
"С вировской коллекцией свою продовольственную безопасность мы отстоим, будем сыты и решим все свои проблемы и ответим на вызовы XXI века", — считает главный научный сотрудник Института цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН), академик Николай Петрович Гончаров.
Почти 20 лет — в 1920–1930-е годы — Николай Вавилов и его коллеги путешествовали по центрам происхождения растений — тем местам, где дикие растения были введены в культуру — доместицированы. Они собирали семена, аккуратно фиксировали места сборов, упаковывали килограммы грузов в почтовых отделениях всего мира и отправляли на родину. За это время они совершили около 180 экспедиций по территории Советского Союза и 40 экспедиций в 65 зарубежных стран (52 из которых Вавилов посетил лично) и собрали коллекцию, аналогов которой в мире нет.
Можно ли сегодня, спустя почти столетие, повторить сборы и воссоздать великую Вавиловскую коллекцию заново, шаг за шагом пройдя по маршрутам ученого? Ответ на этот вопрос дала серия экспедиций "по стопам Н.И. Вавилова" генетика Николая Петровича Гончарова.
"Было интересно и очень важно пройти по следам его экспедиций. И был получен важный результат: пройдя по следам Вавилова, второй раз собрать то, что собрал он, оказалось невозможно. Даже если с тех пор в некоторых из этих мест, например Эфиопия, Таджикский Памир, мало что изменилось в сельскохозяйственном производстве, а главное, не изменились культуры и технологии возделывания, то за 80 лет материал претерпел естественные изменения — за счет пересевов, естественного отбора, эволюции и изменения климата. Поэтому коллекция Вавилова в этом плане является уникальной", — рассказал академик.
Как спасала коллекция
Сегодня на трех этажах и в подвальных помещениях Всероссийского института генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова (ВИР, Санкт-Петербург) и в Кубанском генетическом банке семян в Краснодарском крае хранится самая крупная в Европе коллекция генетических ресурсов растений. В настоящее время это не самый большой генбанк в мире, но он по-настоящему уникален. В нем представлены образцы дикорастущих сородичей культурных растений, стародавние и местные сорта, собранные Вавиловым и его сотрудниками в 1920–1930-х годах, которые не сохранились больше нигде в мире. Для человечества они бесценный источник генов возделываемых растений и исходный материал для селекции — надежная основа получения новых сортов с заданными свойствами.
"Селекция — самая фундаментальная наука, потому что нет ничего фундаментальнее в жизни человека, чем три раза в день поесть. Нет и не будет ничего важнее", — уверен академик Гончаров.
Испокон веков селекция — это возможность создания сортов и гибридов сельскохозяйственных растений с нужными человеку свойствами. Ученые получают сорта, которые не боятся холодов и изменения длины светового дня, засухи и переувлажнения, устойчивые к вредителям и болезням, при этом стабильно дающие богатый урожай. А Вавиловская коллекция становится практически неиссякаемым источником генов растений для решения почти любых сельскохозяйственных задач.
"Селекция — это тоже мода. В определенное время материал заселектировали, а потом появились другие задачи, другие идеи, и нужно вернуться назад и начать селекцию заново (на Западе даже термин появился "доместикация de novo"). Можно сделать это и по-другому, взять материалы из коллекции ВИР, скрестить его с современными сортами и получить культуру с необходимыми признаками".
В России и особенно в Сибири всегда остро стояла проблема скороспелости, и такие сорта есть, и селекционеры получают новые. А активно развивающиеся современные молекулярно-генетические методы позволяют существенно ускорить этот процесс.
Кроме того, селекционеры активно занимаются "осеверением" — адаптацией "южных" сортов к более суровому климату. "У нас есть сорта, но мы не знаем, какие с глобальным и локальным изменением климата придут вредители — грибы и насекомые. Но, что бы ни случилось, гены устойчивости, скорее всего, будут найдены в коллекции".
Генетическая коллекция — открытый генетический банк, его материалы могут использовать ученые всего мира, и они не раз спасали от голода и эпифитотий (распространение инфекционной болезни растений на значительные территории) целые страны.
Академик Гончаров рассказал, что в конце 1990-х годов в Уганде возникла жесточайшая эпифитотия грибкового заболевания пшеницы — стеблевой ржавчины, которая уничтожила все посевы. "Вся пшеница погибла, но в ВИР нашли образцы, устойчивые к этому заболеванию. На всякий случай в России идет селекция на стеблевую ржавчину, и, если, не дай бог, придет эпифитотия, мы сможем противопоставить ей устойчивые к этой расе гриба сорта", — рассказал Николай Гончаров.
А когда в 1960-х годах на приэкваториальные страны и Индию распространилась "зеленая революция", вызванная острой нехваткой продовольствия и сопутствовавшим ей голодом миллионов людей, в эти страны завезли пшеницу из Международного центра CIMMYT (Мексика) — созданные в нем сорта, не чувствительные к длине светового дня, короткостебельные, хорошо отзывающиеся на удобрения.
"Тогда электричество было дешевое, можно было производить много удобрений и получать хороший урожай. Сейчас ситуация изменилась, удобрений стало мало, и нужно вернуться к исходным местным сортам, в которых много генов устойчивости к патогенам и вредителям, пластичности, адаптивности, способным давать стабильный урожай без применения значительных объемов минеральных удобрений. Эти гены можно вводить в современные сорта и получать более устойчивые и экологичные сорта пшеницы".
В 1980-х годах ученые из Эфиопии обратились в ВИР, и им была передана вся коллекция, собранная Вавиловым в конце 1920-х годов в этой стране. "Ни Эфиопия, ни Италия, ни Испания свой стародавний материал в 1920–1930-е годы не собрали, а мы их материал собрали и сохранили. Теперь они могут взять материал ВИР, сравнить и посмотреть, какие гены они потеряли, а потеряли они очень много", — рассказывает академик.
Как спасали коллекцию
Во время Великой Отечественной войны коллекцию из пригородов Ленинграда и попавших в оккупацию вировских опытных станций не успели эвакуировать, и за ней началась настоящая охота.
"У немцев были созданы специальные зондеркоманды, занимавшиеся биопиратством, которые по вавиловским станциям собирали коллекционный материал. Когда они заняли город Пушкин, там рос материал пшеницы — они нашли сотрудников, заставили их восстановить полевые журналы, по журналам собрали и вывезли коллекцию в Германию", — рассказывает Николай Петрович.
Будущий знаменитый селекционер картофеля Абрам Яковлевич Камераз во время службы в ополчении в Павловске, в пригороде Ленинграда, копал картошку практически на передовой, сохранив тем самым коллекцию диких видов картофеля, а профессор Вадим Степанович Лехнович сохранил ее зимой в голодном и холодном блокадном городе и в дальнейшем коллекцию пересаживал, так как в отличие от злаков картофель не может долго храниться, его нужно репродуцировать (пересаживать) каждый год.
В списке погибших от голода в блокадном Ленинграде тридцать имен сотрудников ВИР. Эти люди умирали от голода в паре шагов от десятков килограммов зерна, но к коллекции не притронулись. "Так, героическими усилиями сотрудников ВИР, которые защищали коллекцию и от мародеров, и от крыс, она была спасена".
Теории Вавилова — путеводная звезда "охотников за растениями"
Николай Петрович Гончаров родился в семье ученых. Его родители — селекционеры, и мальчик с детства был вовлечен в эту науку, так что вопрос о выборе профессии перед ним не стоял — он стал генетиком. Окончил аспирантуру в ВИР, где и стал изучать наследие Николая Вавилова.
"Я всю жизнь занимался сравнительной генетикой пшениц и их сородичей. В какой-то момент появилась возможность узнать, что стало с их биоразнообразием почти через 100 лет, то есть со времен Вавилова, пройдя по следам его экспедиций. Сделать это было несложно: в отличие от американцев, итальянцев, испанцев, англичан, которые собирали отселектированный материал, Вавилов ездил по центрам древних цивилизаций — центрам происхождения (доместикации) растений. У него была путеводная звезда — его гипотезы", — вспоминает Гончаров.
Академик рассказывает, что главной идеей Вавилова было не только сохранение биоразнообразия, но и помощь Родине в момент кардинальной реконструкции ее сельского хозяйства и производственных отношений. В стране начиналась коллективизация, поменялась система ведения сельского хозяйства; сорта, которые использовали небольшие помещичьи хозяйства и крестьянские общины, не подходили для посевов на больших площадях с применением промышленных технологий их возделывания.
Материал, который привозил Вавилов и его сотрудники, напрямую высеивался на опытных полях Советского Союза (ВИР имел опытные станции во всех основных сельскохозяйственных районах РСФСР и во всех союзных республиках). Таким образом, его экспедиции позволили на короткое время закрыть потребность страны в сортах для больших площадей. Положительный вклад внесли созданные до революции селекционные отделы во всех сельскохозяйственных опытных учреждениях страны.
"У него идея была не только собрать и сохранить. В первую очередь он хотел напрямую интродуцировать (вселить растения в местность, где они раньше не существовали — прим. ТАСС) новые для страны культуры и использовать их в сельском хозяйстве. У него была конкретная цель: собираем все, Советской власти все пригодится. И он собирал действительно все, что было доступно. Поэтому, если появляются какие-то болезни, новые патогены, в ВИР находятся образцы, к ним устойчивые. Собрано биоразнообразия из большей части мира — много местного стародавнего материала, того, что в других мировых генбанках, как правило, отсутствует".
Академик Гончаров совершил за 10 лет ряд экспедиций по маршрутам Вавилова — Эфиопия, Израиль, Горный Бадахшан (Таджикистан), Армения, Азербайджан, Грузия и др.
Конечно, за 100 лет изменились не только культуры растений, но и возможности ученых и экспедиционный быт. "В Эфиопии мы 5 тыс. км по следам Вавилова проехали на машине за 1,5 месяца, а ему понадобилось больше года: Вавилов ехал на мулах и лошадях, мы на машине, он жил в палатке, мы — в гостиницах. У нас была возможность обратиться за медицинской помощью, у него такой возможности не было. Перед абиссинской (эфиопской) экспедицией ему в Пастеровском институте поставили все возможные на тот момент прививки, остальное — как повезет. В одной из экспедиций он заболел малярией, болезнь тяжелая — в то время неизлечимая, и она периодически к нему возвращалась", — рассказывает Гончаров. Единственным лекарством от малярии в то время была кора хинного дерева, которое растет в тропических странах. Вавилов его привез и организовал интродукцию в советских субтропиках на черноморском побережье.
Маршруты экспедиций Вавилова были известны, часть из них была опубликована, сохранились карты с проложенными им собственноручно маршрутами. "В нашей эфиопской экспедиции принимал участие заведующий отделом пшеницы ВИР, он нанес на карте точки его сборов, мы, используя GPS-навигатор, уже ехали по точкам, зная примерно то место, где он собирал свой материал за 80 лет до нас".
В этих местах мало что изменилось: в столице появилось несколько высотных домов, машины частично сменили лошадей и мулов. "Те же деревни, те же поля, та же эфиопская фиолетовозерная пшеница".
В течение 10 лет Николай Гончаров расшифровывал экспедиционный дневник Вавилова. "Это, вероятно, единственный сохранившийся, потому что при аресте многие его материалы были изъяты, а потом при наступлении немцев на Москву уничтожены. К нам перед экспедицией дневник попал в виде фотокопии, никто не знает, сохранился ли оригинал. Вавилов писал его при свете коптилки, сидя на осле, буковки прыгали, слова не дописывал, почерк оставляет желать лучшего. Что-то он пытался зарисовать — орудия, погодные условия. Например, в очередной записи в "Абиссинском дневнике" Вавилов зарисовал около Гара-Мулета и подписал: "Поле полбяное". Мы приехали по его крокам (наскоро сделанным наброскам — прим. ТАСС), и, действительно, там тот же вид пшеницы растет", — рассказывает Гончаров.
Академик рассказал, что в одной из экспедиций Вавилова на Памир при переправе через речку по оврингу — бревенчатому настилу, закрепленному в скалах, в реку упала вьючная лошадь Николая Ивановича, которая перевозила и дневники, и материалы. С тех пор Вавилов стал упаковывать собранные образцы в двух экземплярах и хранить в разных местах.
"С такой же ситуацией современные экспедиции столкнулись и в других странах — и в Таджикском Памире, и в Израиле. В тех же местах растут те же сорта пшеницы, и они до сих пор остаются центрами биоразнообразия. Отчасти это связано с тем, что центры происхождения культур часто находятся в труднодоступных местах — в высокогорьях или, как в Израиле, в неудобьях, окруженные колючими кустарниками. Даже дикие кабаны ходят там по тропинкам, потому что им шкуру жалко, то есть там никто не нарушал биоразнообразие, оно так и будет там существовать", — говорит Гончаров.
При этом Николай Вавилов был не первым, кто начал собирать вировскую коллекцию. В декабре этого года созданному в Санкт-Петербурге Отделу прикладной ботаники (нынешнему Всероссийскому институту генетических ресурсов растений) исполняется 135 лет со дня организации. Но именно он, Николай Вавилов, сделал коллекцию бесценной.
"Как всегда в науке, все мы стоим на чьих-то плечах и все являемся продолжателями дел кого-то, — говорит Гончаров. — Академик Вавилов уникален своим подвижничеством, своими организационными способностями. Он смог организовать великолепный институт из небольшого Отдела прикладной ботаники и селекции Министерства земледелия и создать всемирно известный генетический банк".