Возрождение 80-летних грибов из гербария проливает свет на устойчивое сельское хозяйство
Исследователи из Еврейского университета в Иерусалиме успешно оживили образцы грибов, собранные более 80 лет назад. Это даёт новое представление о том, как промышленное сельское хозяйство изменило невидимые экосистемы, поддерживающие мировое производство продуктов питания.
Исследование, опубликованное в iScience, было сосредоточено на Botrytis cinerea — широко распространённом патогене растений, вызывающем серую гниль более чем у 200 видов сельскохозяйственных культур. Этот гриб наносит ущерб в миллиарды долларов ежегодно.
Команда оживила два штамма Botrytis cinerea, хранившиеся в Национальной коллекции естественной истории Еврейского университета с начала 1940-х годов — задолго до того, как современные агрохимикаты стали стандартом в сельском хозяйстве. Эти исторические образцы были подвергнуты передовому анализу, включая полногеномное секвенирование, транскриптомику и метаболомику.
Результаты оказались поразительными. Исторические штаммы показали значительные генетические и поведенческие отличия по сравнению с современными лабораторными штаммами того же гриба:
- Сниженные признаки устойчивости к фунгицидам — черта, ставшая prominentной у современных штаммов из-за интенсивного химического применения.
- Различия в патогенности: некоторые признаки указывают, что исторические грибы были менее специализированными и агрессивными, чем их современные аналоги.
- Адаптации к разным условиям окружающей среды, включая толерантность к pH и специфичность к хозяину.
«Эти грибы тихо эволюционировали в ответ на всё, что мы делали в сельском хозяйстве за последние 80 лет. Сравнивая древние и современные штаммы, мы можем измерить биологическую цену человеческого вмешательства — и научиться делать лучше», — отметили исследователи.
Окно в сельскохозяйственное прошлое и будущее
В эпоху изменения климата, чрезмерного использования пестицидов и ухудшения здоровья почв понимание того, как патогены растений адаптируются к деятельности человека, является ключом к разработке устойчивых систем земледелия. Оживление исторических микроорганизмов предоставляет базовый уровень для этого понимания — способ отличить естественные эволюционные изменения от тех, что вызваны антропогенным давлением.
«Коллекции естественной истории всегда были ценны для таксономии и музейной науки. Но эта работа показывает, что они также являются динамичными ресурсами для современной биологии. Они позволяют нам «перемотать назад» микробную эволюцию и предвидеть будущие тенденции в болезнях растений», — заявили учёные.
Исследование также вносит вклад в глобальные усилия по прогнозированию и управлению вспышками болезней растений. Раскрывая, как патогены адаптировались к прошлым изменениям окружающей среды, учёные могут лучше моделировать будущие риски и разрабатывать устойчивые стратегии защиты урожая — потенциально снижая зависимость от химических обработок, которые вредят экосистемам и ускоряют резистентность.
Успех этого проекта говорит о более широком научном движении: превращении биологических архивов в инструменты для решения проблем XXI века, будь то изменение климата, устойчивость к антибиотикам или снижение биоразнообразия.
«Эта работа — прекрасный пример того, как прошлое и будущее могут пересекаться в науке. Мы вернули что-то к жизни не из ностальгии, а чтобы помочь построить более устойчивую сельскохозяйственную систему», — заключили исследователи.