За всю свою историю человечество еще не встречалось с более опасным врагом для сельскохозяйственных культур, чем стеблевая ржавчина пшеницы, она же Puccinia graminis. Этот грибок преследовал фермеров на протяжении тысячелетий, вынуждая порой прибегать к самым разным способам борьбы. Например, древние римляне обращали внимание на то, как по мере развития грибка растения покрывались наростами красного цвета, поэтому стали приносить в жертву рыжих лисиц, собак и других животных в надежде умиротворить Робига, бога ржавчины. Сегодня стеблевая ржавчина по-прежнему представляет опасность, в какой бы части света ни росла пшеница. Например, в США грибок Puccinia graminis вызвал крупнейшие эпидемии в 1916 и 1935 годах, заодно спровоцировав уничтожение кустов барбариса. Как и в случае с пузырчатой ржавчиной сосны, Puccinia graminis может поражать не только пшеницу, но и других хозяев – это кусты барбариса. Поэтому после вспышки 1916 года и вплоть до 1970 года сотни этих растений были уничтожены в тех штатах, где грибок наиболее активно заражал посевы¹⁵. В некоторых регионах мира, где и без этого существовали проблемы с продовольственным обеспечением, эпидемии ржавчины вызвали сильный голод. Таким образом, это заболевание представляет опасность для всего человечества, поэтому является общей проблемой. Стремясь ее решить, в 1944 году Фонд Рокфеллера отправил молодого фитопатолога Нормана Борлоуга в Мексику, где на полях как раз свирепствовала ржавчина. Задача Борлоуга состояла в том, чтобы улучшить качество выращиваемой там пшеницы и обучить мексиканских фермеров.

В 1933 году, будучи студентом колледжа, Борлоуг стал свидетелем продовольственного бунта¹⁶. Цены на молоко упали, и по городам США прокатилась волна беспорядков: работники молочной промышленности устраивали забастовки, нападали и опрокидывали молоковозы и избивали всех, кто становился на их пути. Особенно впечатлила Борлоуга потасовка, которая случилась на улицах Миннеаполиса, когда голодные горожане окружили цистерну с молоком и передавили друг друга. По словам будущего фитопатолога, соприкоснувшись так близко с отчаянием, которое может вызвать голод, он в итоге взял курс на то, чтобы изменить историю сельского хозяйства. После окончания колледжа Борлоуг нашел общий язык со специалистом по патологии растений¹⁷, который изучал стеблевую ржавчину, а когда оказался по заданию в Мексике, понял, что это заболевание имеет настолько постоянный характер, что выращивание пшеницы, по сути, представляет собой «упражнение по борьбе с ржавчиной»¹⁸. Борлоуг засучил рукава и принялся за селекцию пшеницы, чтобы сделать ее более устойчивой.

После многих лет скрещивания различных сортов Борлоуг смог получить растения с благоприятными генетическими характеристиками¹⁹, важнейшей из которых была устойчивость к стеблевой ржавчине. Он смог добиться успеха, потому что существовало достаточно сортов пшеницы, чтобы можно было скрещивать их, и некоторые обладали необходимыми генами устойчивости к грибку. Борлоуг накормил миллиарды людей, и за это в 1970 году был удостоен Нобелевской премии мира. Ген, благодаря которому все это стало возможным, получил название Sr31²⁰, и сейчас, спустя десятилетия, 700 миллионов тонн пшеницы с различными генами устойчивости, включая Sr31, выращиваются на 220 миллионах гектаров по всему миру. Новые сорта отличаются большей урожайностью, но при этом более требовательны к удобрениям и пестицидам.

Генетическое разнообразие спасло урожай, но генофонд пшеницы сузился: в подавляющем большинстве в мире выращиваются мягкая пшеница (Triticum aestivum) – ее разновидности составляют более 90 % от мировых посевов данной культуры; остальные сорта представлены твердой пшеницей (T. turgidum ssp. durum). Многие из них зависят от защиты, которую дает ген Sr31.

В 1998 году в Восточной Африке появился высоковирулентный штамм стеблевой ржавчины пшеницы, получивший название Ug99. Грибок смог преодолеть устойчивость, вызываемую Sr31, и вероятность возникновения новой пандемии очень обеспокоила ученых и фермеров. Когда Ug99 только появился, Борлоуг задумался, не могли ли прошлые успехи способствовать надвигающейся катастрофе. Он сравнил эпидемию ржавчины с лесным пожаром, которому нужны топливо, то есть «легковоспламеняющийся материал, который будет распространен повсеместно», благоприятные климатические условия, обработка семян, ветер и наша «самонадеянность». Первого было предостаточно – восприимчивым сортом пшеницы уже были засеяны сотни миллионов гектаров²¹. В ответ на вспышку заболевания Борлоуг помог создать Глобальную инициативу по борьбе с ржавчиной, которая теперь носит его имя и объединяет тысячи ученых и фермеров, занимающихся выращиванием пшеницы, из сотен учреждений. Их общая цель – обеспечить безопасность одной из важнейших мировых сельскохозяйственных культур.

Вопреки опасениям, Ug99 пока не охватил весь мир, и это хорошая новость. Но фитопатолог Сара Гурр, изучающая продовольственную безопасность, подчеркивает, что данный штамм стал сенсацией отчасти потому, что он невероятно вирулентен, а многие мировые сорта пшеницы оказались к нему восприимчивы. При этом существует множество других разновидностей ржавчины. Например, в 2000-х годах появился штамм, который уничтожил посевы на Сицилии, в Западной Сибири, Дании, Швеции и Великобритании. Меняющийся климат также вносит свою лепту: окатывая поля жаром, он приводит к тому, что некоторые сорта пшеницы становятся более восприимчивыми к болезням, и чаще это происходит именно в Европе. «Иммунитет растений к болезням меняется, а грибки приспосабливаются к более высокой температуре, – говорит Гурр. – Нам нужно как можно внимательнее изучить это явление и надеяться, что где-то в генетической истории пшеницы отыщется подходящий для этого ген»²².

С момента появления Ug99 и других штаммов ржавчины селекционеры пшеницы начали обращаться в генные банки, чтобы найти гены устойчивости у диких родственников пшеницы²³. И им это удалось, но процесс селекции, как и в случае с другими культурами, идет относительно медленно. «Каждый раз, когда вы выводите новый ген в пшенице или картофеле, требуются годы для опытных испытаний, чтобы оценить его полезность»²⁴, – говорит Гурр. Селекционеры пшеницы находятся на генетической беговой дорожке, пытаясь обогнать стеблевую ржавчину, но грибок развивается чрезвычайно быстро. Они полагаются на отдельные доминантные гены устойчивости в геномах растений, но в итоге, по словам Гурр, можно получить «либо стопроцентную защиту, либо полную катастрофу». А еще количество грибковых спор при этом невероятно велико. «Если бы мы смогли увидеть их невооруженным глазом, то в небе над каждым гектаром в вегетационный период нашли бы десять в степени одиннадцати спор. Это сто миллиардов. И все, что под ними, – это рай, полный пищи». Зная, насколько быстро грибок способен эволюционировать, можно сказать, что шансы у нашей нынешней тактики селекции невелики.

Некоторые сорта пшеницы были генетически модифицированы, чтобы противостоять ржавчине²⁵, но на момент написания этой главы ни один такой сорт не выращивался на полях законно. Они еще не утверждены, но могут быть одобрены. «Самое печальное, что наше оружие номер один – это фунгициды»²⁶, – добавляет Гурр. Проблема в том, что самые популярные фунгициды, представленные сегодня на рынке, воздействуют на ключевые ферменты, мешая грибкам функционировать должным образом. Это делает препараты более специфичными и потенциально менее токсичными, но эти характеристики также повышают вероятность развития устойчивости: грибок приобретает вариацию целевого фермента, так что остается активным, или ген дублируется, что позволяет грибку производить больше целевого фермента.