被新变体菌感染，未来你可能吃不到香蕉了

我们不止一次听说香蕉濒临灭绝，但这不是危言耸听。历史上受欢迎的香蕉品种几乎已经不复存在，市场上香蕉的现状也很可怕。为什么香蕉如此脆弱，现代农业没有办法拯救它们？

在世界上最重要的农作物中，香蕉具有最高的遗传一致性。卡文迪什香蕉(Cavendish，香蕉)是一个具有几乎相同基因型的独立群体。它几乎垄断了世界香蕉林和香蕉贸易。如果自然界的动物和植物具有丰富的遗传多样性，这将为它们的发展带来可持续性。然而，单一遗传的香蕉与之形成鲜明对比:世界香蕉产业就像倒金字塔顶端的平衡一样不稳定。

这个事实导致了另一个极端:商业香蕉是世界上最濒危的主要作物。香蕉的洲际贸易一度非常不稳定，但现在又一次岌岌可危。像大多数物种一样，香蕉的野生祖先具有丰富的遗传多样性。为什么世界上大多数香蕉作物的基因变得如此统一？作为“世界上最完美的食物”，香蕉基因的统一对它们的未来意味着什么？

几近灭绝的格罗·米歇尔照片来源:兹夫里/维基媒体

“驯化的”香蕉

在繁殖过程中，驯化的香蕉作物就像一台自我复制的机器。原始农民发现，如果香蕉树的果肉很受欢迎，他们可以挖树根，然后把树根移植到附近的空地或路上。几年之内，勤劳的原始农民将能够生产几十种带有这种香蕉基因的植物。

几千年后，在航海和殖民时代，这种种植模式传播到了全世界。植物探险者从东南亚带来了一些最受欢迎的克隆植物，并将它们引入热带殖民地的种植农业。在20世纪，工业革命和种植农业的结合将世界上最受欢迎的香蕉基地植物从热带地区出口到工业化的北方市场。每个人都吃巨无霸香蕉。

从农民到杂货店，整个现代工业化食品工业和配送过程都依赖于可预测的统一工业标准。对于农作物来说，种子必须同时发芽，植物的生长高度必须一致，果实必须同时成熟，这样农场工人就可以用镰刀或联合收割机一次收获整块田地。对于园艺植物来说，当水果具有可预测的形状和大小并被包装到标准化的盒子中时，包装线的效率最高。零售商不喜欢不同期限的水果。如果顾客可以选择，他们不会选择形状奇怪的西红柿或颜色不均匀的橙子。

工业化的农民在应对环境变化方面变得越来越有经验。一种叫做精准农业的尖端技术使农民能够尽可能一致地对待每一种植物。有了现代工具，作物、土壤和灌溉管理可以实现良好的环境统一。然而，如果一种作物具有遗传多样性，并反映在其植物和产品中，这种良好的环境统一性将受到限制。

在遗传变异下，通过有性杂交获得的种子会产生大量变异。有些基因型发育不稳定。无论你如何小心对待他们，他们都不会变得统一。在给定的环境中，其他基因型可能是一致的，但会随着生长区域的变化而变化——例如，它们对土壤的微小变化非常敏感。从全球香蕉产业的角度来看，同样的香蕉必须由厄瓜多尔、危地马拉、哥斯达黎加和哥伦比亚生产。

因为许多重要的作物只能通过有性种子繁殖，无性繁殖不能被采用。有性生殖带来的遗传变异无疑是许多想种植优质作物的人的障碍。在过去的25年里，一些植物生物技术专家认为未来的作物应该和香蕉一样，没有有性生殖。

有性生殖是个问题吗？

目前，绝大多数杂交品种都是所谓的杂交品种。杂交品种是由两个高整齐度的近交品种杂交而成。它们具有高产量和良好的均匀性。(商业杂交和生物杂交不是同一个概念)但是当这些杂交物种的植物彼此交配时，性别会扰乱它们的遗传结构。他们的后代不仅易变，而且素质也很差。

农民不能用杂交种子在下一代获得好收成。如果他们想要一个好收成，农场经营者必须每年从种子公司购买更多的种子。因此，贫困农民处于不利地位。即使他们有能力购买一次杂交种子，他们的收入可能仍然不足以让他们每年都买得起。如果有单性生殖的品种，农民就不必年复一年地购买种子，因为他们的杂交植物可以产生和他们母亲一样活力的后代。然而，考虑到生产单性生殖品种的成本和难度，一些人担心有能力负担成本的公司会为了自己的利益而创造和使用单性生殖品种，而贫穷的农民却无法获得如此昂贵的品种。

杂交水稻是一种典型的杂交作物经营模式。图片:托莱多

另一个问题是，无性繁殖真的是一件好事吗？购买无性繁殖品种的农民，尤其是那些在发展中国家经常使用无性繁殖品种的农民，没有机会改良他们的作物。相反，如果农民种植杂交品种，他们可以*授粉，并不断进行进化实验。农*动或被动地参与育种项目，不管他们是否种植混合种植、交换甚至购买的种子。

我们都相信无性植物在基因上是高度统一的。这是个喜忧参半的消息。因为尽管巨无霸香蕉很受欢迎，但它几乎消失了。不是因为有更美味或产量更高的香蕉品种，而是根据香蕉遗传学家和作物进化论者的说法。西蒙兹.西蒙兹)说:“香蕉是单克隆文化历史上最严重的疾病风险之一。”

有性生殖有什么用？

进化生物学家喜欢用一点达尔文主义的思维来解释生物体的长期和广泛拥有的特征。适应性很容易解释这些突出的特征:沙漠中的植物可以储存水分；斑点动物在杂色光影的栖息地生活和繁殖。浅色皮肤的人来自多云地区。当他们生活在阳光充足的环境中时，他们会遭受晒伤、皮肤癌和维生素D中毒。深色皮肤的人来自阳光强烈的地区，不容易被阳光伤害。既然有性生殖是所有主要生物群体的共同特征，原因是什么？

对于进化生物学家来说，有性繁殖涉及额外的麻烦。根据达尔文的适应法则，只有当个体继承尽可能多的基因，而不是产生新的替代性状时，他们才是成功的。显然，有性生殖违反了这条规则。为了使有性生殖有利于个体的进化，应该将比无性生殖更多的基因传递给下一代。

这个悖论可以用简单的算术来解释。无性繁殖的个体将100%的基因传给下一代。有性生殖的个体(雌性)将50%的基因传递给卵子。来自另一个个体(男性)的精子补充了另外50%的基因。与无性个体相比，有性生殖的个体将不到一半的基因传递给下一代。为了在一个物种中生存，有性生殖的好处必须是巨大而明显的。有性生殖的“明显”好处是什么？已经提出了许多理论，将来还会提出更多的理论。目前，大约有三种理论。

来源:pixabay

一种叫做lotto模型的理论认为无性繁殖物种就像买了一堆相同号码彩票的人一样。有性生殖物种有不同的策略，他们会买一堆不同号码的彩票。如果获胜的条件可以预测，也就是说，后代的生活环境与其父母的生活环境相同，那么无性繁殖物种将是最大的赢家。然而，如果从时间和空间上很难预测环境的变化，有性生殖的物种更有可能中彩票。这个理论更适用于有更多后代和不可预测的生活环境的物种，尤其是那些后代最终会离开父母生活环境的个体。

第二种理论被称为空间模型，它适用于那些为了有限的资源而相互影响和竞争的物种。该理论认为，如果后代是相同的，他们有相同的需求和独特的适应性。对于那些分布有限的生物来说，无性后代可能会因为消耗相同的关键资源而相互伤害。相比之下，一些有性生殖的后代会适应不同的资源和需求，并且对彼此的影响较小。

最后一种理论是，由蠕虫、细菌、真菌和其他简单生物组成的致病生物主宰了进化过程。它们的繁殖时间很短，所以数量众多。虽然这些病原生物可以有性生殖，但它们中的大多数通过自发的遗传变异，即基因突变获得表型变化。这使得它们在自然选择的过程中迅速进化。病原生物已经进化到捕食和破坏最敏感的宿主基因型。一旦这些基因型的宿主被消除，曾经罕见的宿主基因变得普遍。此时，搁浅的致病生物继续变异，进行自然选择。曾经罕见但现在广泛传播的宿主将受到新突变的病原生物的攻击。进化是如此循环往复。

当一个有性繁殖的宿主被快速进化的病原微生物追逐时，它不能停止进化。在这种共同进化的竞争中，病原体和宿主尽可能快地进化，以免被消灭。这就是为什么这个理论被称为红皇后模型。它来自爱丽丝镜中奇遇中的红皇后说的话:“现在，正如你所看到的，你尽可能快地跑，以保持你现在的位置。如果你想去别的地方，你必须至少跑两倍于现在的速度。”

在过去的几十年里，科学界对这三种主要理论、它们的变体和其他假设做了大量的实验和描述性研究。虽然最终的答案还没有得到，但已经逐渐形成了共识。空间模型的普遍性最差。一些案例研究，特别是那些广泛分布和众多后代的生物，证明了彩票模式的有效性。大量关于自然种群的研究和实验研究表明，红皇后理论是最大的赢家。来自动物和植物的数据表明，具有罕见基因型的个体在遇到具有生物特性的天敌时更具优势。许多实验实际上衡量了进化的好处:在后代的基因中，面对生物敌人，有性生殖被证明更有优势——这种优势通常超过进化对有性生殖的双重成本。

香蕉危机将继续发展。

红皇后效应是巨无霸香蕉死亡的原因。一旦你有了大面积的具有极高生物浓度的作物，害虫找到这种免费的理想食物只是时间问题。

就巨无霸香蕉的无性繁殖而言，主要的罪魁祸首是两种真菌——一种引起*病(尽管它在1876年首次在澳大利亚被记录)，另一种引起黄色的香蕉叶斑病。结果，数以亿计的巨无霸香蕉植株完全被这两种真菌和其他小害虫所影响。导致*病的真菌一直很烦人。目前，还没有发现可控制的方法来拯救易受感染的香蕉基因型。20世纪上半叶，*病摧毁了美国大部分的麦克香蕉种植园。面对迅速消失的香蕉，唯一的解决办法是找到更好的香蕉品种或创造更好的香蕉品种。探索始于20世纪20年代初。

看到巨无霸香蕉正在灭绝，人们开始把一些研究项目的成果应用到种植上。在中国香蕉的近缘中，大麦克香蕉被一系列抗性好的基株所取代。华娇是一个长期存在的无性生殖亚群体，不容易受到像巨无霸香蕉这样的疾病的影响。今天，华娇占据了世界上900万亩香蕉产区的大约一半，是用于洲际贸易的品种。目前，世界上没有令人讨厌的真菌。大麦克香蕉还在生长。

但是红皇后的竞争并没有停止。停滞不前的生物，像数十亿的香蕉植物，最终会落在后面。当大蕉成为优势物种时，新的病原生物开始攻击它们。目前，最严重的是由一种近亲真菌引起的黑斑疹伤寒，这种真菌引起黄斑疾病。

黑斑病在大面积爆发。来源:stlucianewsonline

从长远来看，*病更令人担忧。起初，对香蕉有抗性的*病原菌被命名为1号种。现在，*的真菌已经进化:1号种族的基因型已经被4号种族所取代，4号种族于1965年首次出现。香蕉对第四种真菌没有抵抗力。这种新进化的*病原体已经在东南亚消灭了数千英亩的车前草。此后，在太平洋、大洋洲、非洲和中东发现了4号种真菌。更糟糕的是，2011年，印度大蕉开始感染第一种族的一个新变种。坏消息是华娇根本不能有性生殖。