全球的咖啡樹(shù)正面臨著氣候變化、疾病和病蟲(chóng)害的嚴(yán)重威脅。高度的遺傳相似性使得它們?cè)诿媾R這些災(zāi)難時(shí)不堪一擊。為了避免咖啡作物毀于一旦，科研人員正爭(zhēng)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(dá)黎加圖里亞爾瓦的一間咖啡館里，客人們站在餐館陽(yáng)臺(tái)上，眺望對(duì)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(shí)，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(jí)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(huì)的主題是一種危害極大的農(nóng)業(yè)?。嚎Х蠕P?。–offee rust）——在當(dāng)?shù)氐奈靼嘌勒Z(yǔ)中被稱為Roya。真菌感染咖啡葉導(dǎo)致銹病，使其無(wú)法獲得生長(zhǎng)所必需的陽(yáng)光。過(guò)去幾年中，中美洲地區(qū)種植的約100萬(wàn)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(dǎo)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(jī)之一。在圖里亞爾瓦咖啡館里，法國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展研究中心（CIRAD）的遺傳學(xué)家和咖啡育種專家貝努瓦?貝特朗（Benoit Bertrand），對(duì)在場(chǎng)的各位說(shuō)：“我們現(xiàn)在所種植的大多數(shù)咖啡品種，既無(wú)法抵抗疾病和病蟲(chóng)害的侵襲，也沒(méi)有能力抵御氣溫升高，以及其他因氣候變化所導(dǎo)致的環(huán)境威脅。”一旦咖啡作物歉收，當(dāng)?shù)胤N植者的生計(jì)將會(huì)無(wú)以為繼。他們將不得不砍掉咖啡樹(shù)，改種其他作物，甚至將土地出售給開(kāi)發(fā)商，而隨之而來(lái)的將是失業(yè)問(wèn)題和環(huán)境的破壞。毫無(wú)疑問(wèn)，肩上搭著一件藍(lán)色毛衣的貝特朗，看起來(lái)更像是一位溫文爾雅的法國(guó)電影制片人，而不是整天面對(duì)培養(yǎng)皿的科研人員。的確，因?yàn)槿鄙龠z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(wú)法抵抗病害的侵襲。盡管咖啡館菜單上那些充滿異國(guó)情調(diào)的咖啡品名讀起來(lái)千差萬(wàn)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(dá)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(shí)：人工種植的咖啡作物都是同源的。實(shí)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(duì)于咖啡遺傳史的正確認(rèn)識(shí)。我們現(xiàn)在喝到的所有咖啡，幾乎都是近幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，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(dāng)代科研領(lǐng)域中，咖啡是一個(gè)被遺忘的孩子。在咖啡產(chǎn)業(yè)中，并沒(méi)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(cái)富。雖然巨頭缺席，讓低收入國(guó)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(jiàn)肘，使得脆弱的咖啡作物任由大自然擺布?，F(xiàn)在，對(duì)于咖啡種植業(yè)面臨的緊迫威脅，研究人員已經(jīng)開(kāi)始通過(guò)科學(xué)手段，希望能夠亡羊補(bǔ)牢，拯救咖啡。席林的大方案蒂姆?席林（Tim Schilling）是一名遺傳學(xué)家，現(xiàn)居于法國(guó)阿爾卑斯地區(qū)。如今，他負(fù)責(zé)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(gè)由30家大小不一的咖啡銷售商資助成立的非營(yíng)利機(jī)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(huì)議上，席林身著長(zhǎng)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。科學(xué)家擔(dān)心，氣候變化和銹病將為咖啡種植業(yè)帶來(lái)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(dǎo)致銹病的真菌還會(huì)擴(kuò)散到高海拔地區(qū)。另外，降水量的變化——無(wú)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(xué)制劑的價(jià)格非常高，而且無(wú)法消滅那些新出現(xiàn)的菌株。在席林看來(lái)，采用遺傳學(xué)手段才是唯一可行的、長(zhǎng)效的解決方案。首先，他打算從咖啡基因庫(kù)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(qiáng)壯”的含義），它的優(yōu)點(diǎn)是易種植，產(chǎn)量較高，但口味偏苦，所以多被用來(lái)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(gè)物種，不過(guò)由于種植地區(qū)的不同，它們也各自衍生出若干個(gè)品種，并且?guī)?lái)了一定的地域性遺傳差異。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(xiàng)較為簡(jiǎn)單的研究已經(jīng)拉開(kāi)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(shù)，或者將哥倫比亞的咖啡樹(shù)引種到洪都拉斯，然后觀察這些引種的咖啡樹(shù)是否比在原產(chǎn)地的長(zhǎng)勢(shì)更好。3—4年后，種植者可能會(huì)說(shuō)，“瞧！這些從印度來(lái)的咖啡豆產(chǎn)量更高。”于是他們可能會(huì)栽種更多的印度咖啡樹(shù)。目前，科學(xué)家已經(jīng)在研究中找到了來(lái)自10個(gè)國(guó)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(huì)在短期內(nèi)起到一定作用，但總的來(lái)說(shuō)，這還不足以拯救咖啡作物。因?yàn)槌鲇谏虡I(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(jiǎn)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(kù)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(shí)更加美味。小小基因庫(kù)CATIE正是這些咖啡基因差異性的匯集之地。從研討會(huì)現(xiàn)場(chǎng)出來(lái)，穿過(guò)CATIE的校園，沿著一段土路前行，就會(huì)看到一個(gè)由醒目的黃色字母書(shū)寫(xiě)的西班牙語(yǔ)標(biāo)牌：“聯(lián)合國(guó)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(shù)。這里囊括了不同品種的咖啡樹(shù)，都是上世紀(jì)40年代以來(lái)，歷次赴埃塞俄比亞遠(yuǎn)征科考所取得的成果，其中最早的一批是英國(guó)人在二戰(zhàn)時(shí)期獲得的，此外還有在20世紀(jì)60年代，聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織與一支法國(guó)研究團(tuán)隊(duì)一起取得的成果。如今，除了來(lái)自埃塞俄比亞的咖啡外，這個(gè)展示園中還擁有來(lái)自馬達(dá)加斯加等非洲其他地區(qū)，以及也門(mén)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(wú)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(guò)程中，咖啡種子不能脫離土壤。這也是為什么眼前這個(gè)全球最為重要的咖啡基因庫(kù)，實(shí)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(kù)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(jìn)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(shù)，連同從全球其他地方的咖啡基因庫(kù)中選取的另外200株咖啡樹(shù)一起，運(yùn)往位于美國(guó)紐約州的實(shí)驗(yàn)室，測(cè)定它們的DNA序列。這些信息將會(huì)幫助他評(píng)估每株咖啡樹(shù)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(qiáng)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(jìn)行篩選工作，席林表示：“這些咖啡樹(shù)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?！爸蟮氖虑榫褪抢眠@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?jí)基因席林確信，上述研究將為種植者提供更為優(yōu)良的咖啡品種，對(duì)于咖啡烘焙廠商和消費(fèi)者而言，這也意味著咖啡的品質(zhì)將會(huì)更高，口味也會(huì)更佳。不過(guò)，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(diǎn)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(jì)劃是：回到一切開(kāi)始的起點(diǎn)——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(diǎn)是尋找基因多樣性遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)小果咖啡的父系品種。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，他們的視線不能只局限在現(xiàn)有基因庫(kù)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(yuǎn)非基因庫(kù)里那些少量樣本所能涵蓋的，更不用說(shuō)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(kāi)始研究野生咖啡。最初，他對(duì)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(guó)倫敦郊外裘園的皇家植物園休憩品茶時(shí)，恰好遇到一位著名的咖啡分類學(xué)家，于是戴維斯向她請(qǐng)教了野生咖啡作物的種類、原產(chǎn)地和自然分布區(qū)等問(wèn)題。出乎意料的是，專家只告訴他一個(gè)答案：“沒(méi)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(lái)的15年時(shí)間里，他的足跡遍布了馬達(dá)加斯加的各個(gè)角落。在這個(gè)堪稱野生咖啡多樣性寶庫(kù)的非洲島國(guó)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(dāng)?shù)鼐用袼娜缕贩N。正是在馬達(dá)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(guò)水而非動(dòng)物來(lái)傳播種子的咖啡，還有長(zhǎng)著折疊絲帶狀果實(shí)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(yuǎn)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(zhǎng)著小果咖啡樹(shù)，密度可達(dá)每英畝8000株。戴維斯相信，這些野生咖啡樹(shù)中，很多都可以實(shí)現(xiàn)人工種植?？墒?，與咖啡作物一樣，野生咖啡也面臨著重重危機(jī)。70%的野生咖啡有滅絕的危險(xiǎn)，其中10%可能在10年內(nèi)徹底消失。土地開(kāi)發(fā)是野生咖啡面臨的最大威脅，早在上世紀(jì)90年代末，埃塞俄比亞境內(nèi)已有超過(guò)80%的森林遭到砍伐。2007年，戴維斯的研究小組在馬達(dá)加斯加一片僅有棒球場(chǎng)內(nèi)場(chǎng)大小的殘存樹(shù)林里，發(fā)現(xiàn)了全新的咖啡品種，而當(dāng)?shù)貙?duì)于森林的砍伐仍在以令人驚心的速度持續(xù)著。對(duì)于野生咖啡樹(shù)，情況正如戴維斯所形容的那樣，“根本輪不到氣候變化對(duì)野生咖啡的生長(zhǎng)造成重大影響”。野生咖啡連同其生長(zhǎng)的環(huán)境，正在以驚人的速度消失著。戴維斯擔(dān)心的是，研究人員把太多精力耗費(fèi)在已保存下來(lái)的咖啡品種上，與此同時(shí)，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(duì)環(huán)境的破壞而滅絕?！霸谘芯咳藛T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(shuō)，“但是，他們是否考慮過(guò)，如果沒(méi)有對(duì)野生咖啡的持續(xù)探尋和研究，我們?cè)趺磿?huì)擁有如今這般豐富的咖啡基因庫(kù)？”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(guó)蘊(yùn)藏著大量獨(dú)有的野生咖啡種群，但埃塞俄比亞政府卻禁止外國(guó)科研人員對(duì)其進(jìn)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(kù)，將會(huì)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(qiáng)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(guó)可以放寬政策，解禁這些寶貴資源。而與此同時(shí)，科學(xué)家也將利用現(xiàn)有資源，積極開(kāi)展研究工作。通過(guò)研究英國(guó)皇家植物園的檔案，戴維斯發(fā)現(xiàn)，烏干達(dá)以及其他一些地方的居民，長(zhǎng)久以來(lái)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(duì)咖啡豆進(jìn)行烘焙的時(shí)候，它們都會(huì)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?！迸c時(shí)間賽跑席林在組建世界咖啡研究組織時(shí)，受到了美國(guó)精品咖啡協(xié)會(huì)的幫助，并因此獲得了綠山咖啡、咖啡豆國(guó)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(duì)這次災(zāi)難，席林決定在危地馬拉舉辦一次小型會(huì)議，商討可行對(duì)策。會(huì)議計(jì)劃一經(jīng)公布，便立即收到了大量參會(huì)申請(qǐng)。席林的會(huì)議還受到了美國(guó)國(guó)際開(kāi)發(fā)署的關(guān)注，他們希望席林能夠申請(qǐng)有關(guān)咖啡銹病的研究項(xiàng)目。因?yàn)橹忻乐薜貐^(qū)的咖啡種植業(yè)一旦崩潰，將可能會(huì)導(dǎo)致大批移民涌入美國(guó)，這也是美國(guó)國(guó)際開(kāi)發(fā)署背后的美國(guó)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(lái)的損失高達(dá)5.48億美元，還造成了44.1萬(wàn)人失業(yè)。如果政府和科研機(jī)構(gòu)繼續(xù)無(wú)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(chǎng)銹病危機(jī)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(dān)保。但席林認(rèn)為，面對(duì)銹病等一系列威脅，建立長(zhǎng)效的協(xié)調(diào)機(jī)制是非常必要的。席林的項(xiàng)目最終獲得了美國(guó)國(guó)際開(kāi)發(fā)署的資助，該項(xiàng)目將通過(guò)高科技育種計(jì)劃，為種植者提供氣候適應(yīng)性和抗病蟲(chóng)害能力更強(qiáng)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(gè)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(duì)新出現(xiàn)的病害毫無(wú)抵抗之力。在CATIE的研討會(huì)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(guó)的咖啡種植者在他們的作物中發(fā)現(xiàn)了多達(dá)5種的新型銹病?！耙酝P病不會(huì)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(shuō)。要想在危機(jī)中求生，咖啡作物必須擁有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。正如美國(guó)北卡羅來(lái)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(duì)于席林及其研究伙伴充滿信心，盡管這場(chǎng)“咖啡保衛(wèi)戰(zhàn)”才剛剛打響。最后，唯一的疑問(wèn)就是相關(guān)研究是否能及時(shí)完成。“如果能在10年前就完成這些研究工作，那么我們今天也就不必面對(duì)這些棘手的問(wèn)題了?！泵绹?guó)精品咖啡協(xié)會(huì)執(zhí)行理事萊因哈特說(shuō)，“而現(xiàn)在，如果我們還不開(kāi)始工作，時(shí)間將會(huì)更加緊迫，咖啡也許再也等不到明天的來(lái)臨了。”（作者：希拉里?羅斯納（Hillary Rosner）翻譯：談笑）節(jié)選自：《環(huán)球科學(xué)》2014年11月號(hào)
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