本文来自微信公众号:造就(ID:xingshu100),作者:卢宝荣,编辑:兵书,头图来自:视觉中国
从原始部落的刀耕火种到如今社会的人工智能,科技巨轮轰然碾过。而为我们生命的延续提供希望之光的粮食作物,同样经历了基因变异和人工驯化的曲折路程。
驯化造就了人类文明、丰富了物种的多样性。不过在人们不自觉的忽视下,有些种子已经逐渐退化并消失在这颗星球。一粒种子一旦消失就不会再回来,这意味着一份珍贵基因资源的永久丢失。
种子的驯化历程到底是怎么样的?我们如何保护并发展这背后的基因资源?卢宝荣教授长期从事西藏地区的基因资源收集工作,亲身实践着一篇“种子”的故事:
“我相信光,因为光就是希望。人类在追逐希望的过程中开启了文明的大门,播下了未来的种子,把社会发展到今天这样繁荣富强的局面,在其中植物的驯化过程起到了非常重要的作用。
全球面临着物种多样性减少、人口飞速增长的挑战,未来世界激烈的竞争可能会针对重要的基因资源来进行。我们必须要依靠科技,把饭碗牢牢地掌握在自己的手中。只有保证了我们的饭碗,才能够真正地实现中华民族的伟大复兴梦,才能够让社会永续地发展。”
––卢宝荣
植物的驯化过程,开启了人类文明的大门
我相信光,因为光代表着希望。人类和所有的生命都是在追逐着希望。
那么在这样一个追逐的过程中,所有的生命都要完成两件事,第一,必须生存;第二,必须繁衍。任何生命如果不能生存、不能繁衍,那么它就会灭亡,人类也不例外。
俗话说民以食为天,其实不光是人类以食为天,所有的生命都必须要吃饭、要获取能量。如果没有能量的获取,那么生命就不能生存下来、不能延续下去。
在远古的时候,人类为了生存下去,顽强艰苦地生活,跟所有的大型的动物搏斗,那个时候人类很弱小,在这样一个残酷的生存过程中,不断繁衍下去。实际上这样一个艰难的生存过程,至今我们在非洲一些原始的部落还可以看到。
人类在一百万年、三百万年,甚至更长的时间,不断地求生存、狩猎、采集。但是到了有一天,一个奇迹发生了,在一万年前左右,世界的各大洲不约而同地产生了一个新的行动。
在这个时候,人类开始了文明大门的开启,中间一个非常重要的里程碑的事件,这个事件就叫做植物驯化。
什么叫做植物驯化?用最简单的语言来说,植物驯化就是把野生植物变成栽培植物的过程,就这么简单。
但是这么一个简单的过程,经历了一万年,而且这一个过程开启了人类文明的大门,由于不同地域、不同时间对植物进行了驯化,也养育了不同的文明。
比如说,古巴比伦文明,就是小麦和大麦支撑的文明,我们的华夏文明是水稻小米支撑的文明,而在墨西哥那个位置的古玛雅文化,就是由玉米支撑的文明。
不同的粮食,造就了不同的文化和不同的文明,如果没有驯化开启的过程,就不可能产生人类的文明。
在人类文明的过程中,实际上有不同的地域文化,驯化不光是造就了我们吃的饭、我们吃的米、我们吃的其他的作物,而且更重要的是它造就了不同的文化。
在中国,水稻是属于吴越文化,小米是属于中原文化,还有小麦和大麦,是西域文化。实际上小麦是通过丝绸之路引到中国,所以中国是一个多元的文化。
而植物驯化的过程,不光是给我们创造了主粮,非常重要的是,它还给我们创造了各种各样好吃的东西,有水果,有蔬菜,有坚果,还有各种各样的调味品。
植物驯化的过程开启了人类奔向文明的一个大门,因此说植物驯化丰富了我们的日常生活,具有非常重要的作用。
在上海附近,有一个叫河姆渡的地方,这个地方产生了一种非常重要的作物,它就是水稻。水稻是禾本科大家族的一个成员,在水稻属里面,水稻属中间有20多种野生稻。
但是我们中国非常幸运,我们的祖先选中了一种野生稻,把它培育成了我们今天的栽培稻,而且栽培稻的品种非常多,全世界应该有15多万种不同的品种,水稻的品种资源是非常丰富的。
水稻的祖先是普通野生稻,野生的植物有个特点,就是在它成熟以后,它的种子会落到土壤中去。这是为什么呢?
因为这些种子必须要自我繁殖。而如果种子在枝头上不掉下来,就不能够繁殖,它要扎到土里面,才能够生根、萌芽、开花、结果,这个对植物本身来说是很重要的。
但是这对我们人类就不利了,因为种子全掉到土壤里去了,我们就没办法收获它。非常有意思的是,老天爷这个时候很眷顾人类,在几百万棵个体中间或者植株中间,有那么一两棵就发生了基因突变,就变成了种子不能落下来的这样一种植株。
而我们的祖先也碰巧地把它们采集起来,收回家去种在家里。于是慢慢地,这样野生的物种就被驯化成了一个家养的栽培的物种。
水稻是一个非常重要的作物,而且也是中国对世界贡献很大的一个植物种类。
水稻起源大概是在一万年,这时在我们长江的中下游,还有先民们在辛苦地培育野生稻,而且最早的野生稻没有几颗种子,后来逐渐在驯化中才变成了我们今天这样硕果累累的水稻。
当然水稻不光是给我们提供了主粮,它还造就了水稻的文化。
我们用稻米制作出各种美食,形成了独特的中华美食文化。水稻酿的美酒在世界都知名,我们知道有很多美酒品牌。而且稻的秸秆还可以做各种各样的工艺品,甚至还有艺术品,所以水稻把文化的多样性表现得非常充分。
实际上在驯化的过程中有非常多好玩的故事。这些是通过人类驯化之前或者培育之前,以及培育以后的一些不同的东西。
最上面那幅图是经过改良的西瓜,没有经过改良的话西瓜不可能这么好、这么大、这么甜;左边中间这一个没有被驯化的东西,是香蕉;而最下面像根一样的东西,居然是我们的胡萝卜。
还有趣事,比如小米的祖先就是狗尾巴草。在驯化的过程中,这么小的狗尾巴草,它的体积增长了100多倍。如果我们立体来看,它是很大的。而且很重要的是,以前它的种子很小,像梭子一样;但是现在变得更大了一些,也更圆了,很神奇。
这个小米是我们中华文明中最重要的一个作物,我们经常提到的“江山社稷”,“稷”就是小米,它跟江山社稷都能够挂上钩,这表明民以食为天,粮食安全很重要。
还有我们的玉米,玉米这一品种,它的祖先多么的小。就像一个小指头,比小指头还要细,就结着这么六七个、五六个种子。但是通过人类的驯化过程,它变成了一个玉米棒子,有1~2尺这么长;也从几颗种子一下变成几百颗种子,驯化中间发生了太多的有趣故事。
在驯化过程中,我们还培育了各种各样的基因多样性,我们也称之为基因资源。基因资源不光是可以作为培育品种的重要的资源,更重要的它还可以提升我们产品的价值。
我们最常见的玉米,也就是普通的玉米,它的价格大概是5块钱一斤;还有另外一个品种——紫色的玉米,因为它营养价值高一些,可以卖到10块钱一斤。
而我们的农民非常地聪明,他们把紫色的和白色的玉米一杂交,就变成了花色的玉米。花色的玉米一下就涨到25块钱一斤了。所以基因资源可以给我们带来价值的提升。
而我们的基因资源曾经一度被忘却了,被认为没有什么能够看得见摸得着的价值,就没有太管它了,但实际上有些基因资源已经丧失了,而一旦丧失,它将永远就不会再回来。因此我们应该意识到基因资源的重要性。
去年12月中央经济工作的会议上,就专门把种业、把培育好的品种作为重大议题提了出来。而且中间讲到了基因资源,在我们未来的生活中、在我们未来富强的过程中,基因资源具有非常重要的作用。
基因资源到底有多重要?
这让我想起了我的同事——时代楷模、也是100位重要英雄模范人物之一的钟扬教授。他曾经说过这样一句非常著名的话:一个基因可以给国家带来希望,一粒种子可以造福万千苍生。
我们刚才提到的基因资源,可以用一句简单的话来概括,基因资源就是包含在种子里面的最可爱的、最宝贵的品质和性状,它作为一个育种的材料,特别重要。
所以我们一定要挖掘基因资源的价值,重新把它培育出来,然后放到育种中间去。俗话说,巧妇难为无米之炊,就是再能干的巧妇,没有佐料、没有原料、没有米,她就不可能做出好饭。
同样地,再厉害的育种家,如果没有基因资源,就无法培育新的品种。所以说我们就要弘扬钟扬的种子精神、探索科学的奥秘。
我给大家讲两个关于基因的故事。第一个故事是绿色革命的基因,我们经常说,一个基因可以带来一场革命。那么到底是不是那样,我们看看下面这个故事就会知道了。
上世纪的60年代前期和中期,由于第二次世界大战结束后,百废待兴,人口增长非常快,粮食增长一下就遇到了瓶颈。而粮食增长跟不上人口增长,就会出现大面积的饥荒。
在这个时候科学家——特别是以Norman Borlaug为代表的育种家,他是来自墨西哥小麦玉米改良中心的育种专家——就想到了一个办法。
以前的作物都长得很高,而能够采集的种子则很少,只有那么一点点。于是这群科学家他们就给作物引入了一个“矮杆基因”,一下就把植物变成矮子了。
把作物变成矮子有什么好处呢?因为如果作物个子太高的话,风一吹就倒了,所以矮秆的植物可以抗倒伏。再给它增加一些肥料养分,它就能长得很好,还特别的壮实。
因此这是第一个好处:作物的抗倒伏能力得到了增强。
第二个好处的话,还可以增加它的收获指数。什么是收获指数?意思就是植物的种子多了,草的比例占得很少了。
由于这样一个小小基因的作用,就改良了品种。包括水稻、小麦和玉米。而且解救了全世界上亿的、十几亿人口的吃饭问题。由于这样一个重要的贡献,Norman Borlaug获得了诺贝尔和平奖,引起了一场轰动全世界的绿色革命。
还有一个故事就跟我们很近了,就是著名的杂交水稻。一提到杂交水稻,大家肯定想到袁隆平,袁隆平和他的团队实际上当时做了什么呢?
他们就是把一个雄性不育的基因从野生稻转移到了栽培稻上,让栽培稻雄性不育了。于是形成了不育系、恢复系、还有保持系三个系的配套。于是就创造出了具有杂种优势杂交稻的大规模制种方法。
一个基因可以引起一场革命。有三个非常重要的基因,它都影响了我们人类文明的进程。
第一个基因叫做落粒基因。如果是野生的物种,如果不把它变成不落粒的,那么我们人类现在可能还在采集野果和种子的阶段。因此驯化落粒基因的好处是给我们带来一个新的天地,它开启了文明的大门。
当然第二个就是绿色革命的基因,刚才我已经讲过了这个故事。还有我们中国的杂交水稻(雄性不育基因)的革命,所以我们可以看出基因资源有多么地重要,它在人类的生存、发展和文明的整个过程中都非常重要。
锁定关键的基因资源:青稞
在众多的粮食作物中有一个我特别喜欢的作物,那么它就是青稞。
钟扬教授他知道青稞有多么重要,所以他在援藏期间也进行了青稞的研究。他不幸离世以后,我们把他这个任务就接过来。现在复旦大学联合西藏大学、西藏农牧科学研究院,共同研究青稞,挖掘它的资源来造福人类。
青稞是青藏高原一种神圣的粮食,我们经常可以听到青稞酒、酥油茶,还有糌粑饼的故事。这些东西都是青藏高原最重要的粮食作物,而且也是一个战略地位级重要的作物。这些作物在西藏人民的心中都是非常神圣的。
这儿有一张图,表现了青藏高原的糌粑节。我们的糌粑节不比西方的狂欢节要逊色。到了糌粑节,农民高兴得不得了,要用糌粑粉在每个人脸上涂一点,让大家沾沾喜气。
现在我可能又要回到刚才那个问题,大家知道什么是青稞吗?如果是我告诉你,青稞就是大麦、大麦就是青稞,你也许会感觉到很吃惊。
实际上确实就是这样,青稞是大麦的一种类型,它属于禾本科大家族中大麦属的这样一个家族。而且这种大麦有个特点,就是在它穗轴的节上,并排地长了三个小穗。我们把它称为三联小穗,它跟小麦是不一样的。
而且青稞还跟普通的大麦不一样,就是因为青稞在成熟的时候,它里面的种子可以离开外面的包被,包被也叫外稃和内稃。
所以很多人都把它叫做裸大麦,因为它没有衣服、没有皮。而我们现在常见的一般的大麦叫做皮大麦,因为它在外面穿着一个“皮衣”。
所以青稞大麦在西藏非常重要,但是尽管它这么地重要,现在却面临着一些问题。比如说,很多古老的传统的品种消失了。因为缺乏保护,这些古老品种被遗忘了,所以它们消失的情况非常严重。
另外一个问题就是退化。一些好的品种,比如说紫色的青稞,具有营养丰富的特点,是传统的、特别好吃的青稞品种。但是可能慢慢地大家不关注了,也就退化了。
弘扬种子精神:藏地追光的故事
在这样一个非常重要的时刻,我们就弘扬钟扬的种子精神,展开了两个活动。第一个活动叫做科技援藏,刚才讲到了复旦大学我们的团队跟西藏大学、西藏农牧大学和农牧研究院共同联合研究前面提到的一些问题。
而且我自己也有一个西藏情结在里面。因为我在上世纪的80年代,为了研究小麦、研究大麦以及它的一些近缘的基因资源,曾经多次到过西藏。在那个地方我还亲自品尝了青稞酒、糌粑,感受过藏民的热情。我就总感觉要回馈一下西藏,所以这些年我一直在做科教援藏和科技援藏的工作。
从图中我们可以看到,穿粉红色衣服的是一位藏族的姑娘,她是我们复旦大学和西藏大学联合培养的研究生,她的名字叫尼玛曲珍。她就是在做着这样一个非常重要的保护青稞资源、挖掘青稞资源、研究青稞资源的这样工作。
我们还看见两张非常漂亮的青稞的图片,这就是紫青稞,紫色的青稞,非常漂亮。而且通过我们跟亚东中学小朋友研究,发现紫色的青稞,里面有丰富的营养,有待于挖掘、用作育种。
刚才讲到了科技援藏,那么实际上我自己还作为志愿者带领专家团队,我们深入到西藏的边境亚东中学,去帮助那边的小孩们。
因为钟扬教授曾经有一个梦想,他就说要把希望的种子、把科学的种子播撒在偏远山区。特别是西藏,这样一些地区的小孩们的心中。所以说我们就在做这样一件事儿。
通过科教援藏的工作,给他们进行立德树人的教育、科学素养的培育、爱国主义的教育。同时教他们去做科研,理解科学问题。这样的话,让小孩能够看到他未来的成长之路,特别是在我们“乐扬公益”和“波克公益”的支持下,我们坚持了许多年,一直在做这个工作。
大家看到图片上的西藏小朋友那种特别真挚的眼光,有的孩子以前不好意思讲话,现在可以大胆地站起来讲科学道理。看到他们身上的变化,我们感到无限感动。
在科教援藏的过程中,也有很多打动人的故事。实际上我们离开西藏以后,同学们都特别地不舍,拉着我们的手不让我们走。我们离开以后,孩子们送来了藏头诗。
这儿有一首藏头诗,很明显地标出来是一个藏头诗,上边写着“卢宝荣老师我爱你”。在这个感动之余,我也想告诉西藏的小朋友们,我也爱你们!也希望大家一起来参与这样一场非常有意义的活动。
刚才讲完了西藏的故事,我想总结一下。我相信光,因为光就是希望。人类在追逐希望的过程中开启了文明的大门,播下了未来的种子;而且,把社会发展到今天这样繁荣富强的局面。所以说植物的驯化、生命的驯化,非常重要。
我们也讲到了,由于发展,我们的人口也快速地增长。在1900年的时候,地球上的人口可能就只有十几亿;但是到了未来,预测在2050年的时候,全球的人口会涨到90亿。这么多人要吃饭,如果说我们没有新技术怎么办?肯定是不行的。
而且中国在积极地发展,有一些势力也不希望中国来发展,希望卡我们的脖子。芯片就是一个最好的例子,但是如果是把我们的吃饭脖子都卡住了,那么这个社会就会动荡,社会就会停止发展。
所以我们讲基因资源太重要,它关乎我们的未来,未来世界激烈的竞争可能会针对重要的基因资源来进行。
所以我们必须要依靠科技、依靠我们掌握的技术。比如像生物技术、IT技术等等一些先进的技术,再加上有了好的基因资源,我们就既有了巧妇,也有了好米。这样的话,我们就可以做出好饭,把我们的饭碗牢牢地掌握在自己的手中。
只有这样,我们才能化解一场粮食安全带来的危机;只有保证了我们的饭碗,那么我们才能够真正地实现中华民族的伟大复兴梦,才能够让社会永续地发展。
谢谢大家!
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