Ponad 10 000 lat temu, gdzieś na przedgórzu Andów pomiędzy Argentyną a Boliwią, dwa dzikie gatunki roślin strączkowych zmieszały się, prawdopodobnie z pomocą pszczół zapylających. Ich potomstwo było nietypowe – wybryk natury, który nie mógł mieszać się ze swoimi dzikimi przodkami i kuzynami. Ta dziwna roślina nadal ewoluowała, najpierw samodzielnie, a następnie w drodze selekcji, gdy rolnicy udomowili ją dla jej smacznych nasion, które wyrastały nie z gałęzi, jak w przypadku większości fasoli i grochu, lecz pod ziemią. Kupcy sprowadzili ją do całej Ameryki Południowej, a w końcu na Wyspy Karaibskie. Stamtąd hiszpańscy duchowni i konkwistadorzy zabrali pierwsze orzeszki ziemne do Europy, a następnie do Azji i Afryki. Świat pokochał orzeszki ziemne.
Przeszczep pojawił się w Afryce Zachodniej wcześnie, ale dopiero od dwóch wieków rolnicy uprawiają je komercyjnie. Od tego czasu Senegal, który jest mniej więcej wielkości Południowej Dakoty, regularnie plasuje się w pierwszej dziesiątce producentów orzeszków ziemnych na świecie. A rolnicy uprawiają go pod niewiarygodnymi opadami deszczu, z niewielką ilością nawozów i głównie z kontrolą szkodników, którą zapewnia natura.
Gdy pada, stolica Dakar opróżnia się, gdy krawcy i taksówkarze, biurokraci i nauczyciele udają się do swoich wiosek, aby sadzić.
Od pokoleń Fatou Binetou Diop i jej rodzina uprawiają te południowoamerykańskie rośliny na swojej ziemi w Méckhé (wymawiane jako „may hay”). Miasto wyrasta z wydm po dwóch godzinach jazdy od Dakaru. „Ludzie tutaj mówią, że orzeszki ziemne to złoto”, mówi Diop. „Bo dzięki orzeszkom ziemnym można zdobyć wiele rzeczy.”
Méckhé zawdzięcza swój wczesny rozwój, jakkolwiek umiarkowany, orzeszkom ziemnym. Kolej, zbudowana pod koniec XIX wieku, aby zbierać orzeszki ziemne do wysyłki do Francji, zatrzymała się w Méckhé, czyniąc z niego boomtown.
Wtedy, tak jak i teraz, rolnicy sprzedawali swoje zbiory pośrednikom, wielkim firmom produkującym olej roślinny i eksporterom, choć dziś ci eksporterzy to prawdopodobnie Chińczycy, a nie Francuzi. Mieszkańcy wioski oczywiście jedzą orzeszki ziemne – tłoczone na olej, prażone i solone, kandyzowane w cukrze lub mielone w wielu pikantnych sosach.
Ale ta dochodowa uprawa powoduje również choroby. Rośliny strączkowe są podatne na aflatoksyny, wysoce rakotwórczą rodzinę pleśni, która rośnie na wielu uprawach. Przy wysokich poziomach, trucizna grzybów może spowodować ostre uszkodzenie wątroby i śmierć. Rzadkie ogniska zatrucia aflatoksynami w Indiach i Kenii spowodowały śmierć setek osób. A eksperci zdrowia publicznego uważają, że aż 500 milionów ubogich ludzi w Afryce Subsaharyjskiej, Azji i Ameryce Łacińskiej jest powoli zatruwanych przez długotrwałe, skumulowane narażenie na aflatoksyny, które mogą zahamować wzrost dziecka, zahamować układ odpornościowy i prowadzić do uszkodzenia wątroby lub raka. Jednak wpływ aflatoksyn nie jest ani jednolity, ani natychmiast widoczny, co utrudnia walkę z nimi.
Ndiakhate Fall, sekretarz generalny stowarzyszenia rolników w Méckhé, mówi, że większość z 5000 członków jego organizacji jest sceptyczna co do niebezpieczeństw związanych z aflatoksynami.
Méckhé zawdzięcza swój wczesny rozwój, jakkolwiek umiarkowany, orzeszkom ziemnym. Kolej, zbudowana pod koniec XIX wieku w celu zbierania orzeszków ziemnych do wysyłki do Francji, zatrzymała się w Méckhé, czyniąc z niego boomtown.
Wtedy, tak jak i teraz, rolnicy sprzedawali swoje zbiory pośrednikom, dużym firmom produkującym olej roślinny i eksporterom, choć dziś ci eksporterzy to prawdopodobnie Chińczycy, a nie Francuzi. Mieszkańcy wioski oczywiście jedzą orzeszki ziemne – tłoczone na olej, prażone i solone, kandyzowane w cukrze lub mielone w wielu pikantnych sosach.
Ale ta dochodowa uprawa powoduje również choroby. Rośliny strączkowe są podatne na aflatoksyny, wysoce rakotwórczą rodzinę pleśni, która rośnie na wielu uprawach. Przy wysokich poziomach, trucizna grzybów może spowodować ostre uszkodzenie wątroby i śmierć. Rzadkie ogniska zatrucia aflatoksynami w Indiach i Kenii spowodowały śmierć setek osób. A eksperci zdrowia publicznego uważają, że aż 500 milionów ubogich ludzi w Afryce Subsaharyjskiej, Azji i Ameryce Łacińskiej jest powoli zatruwanych przez długotrwałe, skumulowane narażenie na aflatoksyny, które mogą zahamować wzrost dziecka, zahamować układ odpornościowy i prowadzić do uszkodzenia wątroby lub raka. Ale wpływ aflatoksyn nie jest ani jednolity, ani natychmiast widoczny, co utrudnia walkę z nimi.
Ndiakhate Fall, sekretarz generalny stowarzyszenia rolników w Méckhé, mówi, że większość z 5000 członków jego organizacji jest sceptyczna co do zagrożeń związanych z aflatoksynami.
Na ulicy w Méckhé, senegalskim miasteczku rolniczym.Ibrahima Thiam
Jedzą orzeszki ziemne od pokoleń i nie widzieli jeszcze nikogo, kto by od nich umarł.
„Wiesz, w naszym kraju umieranie nawet w wieku 20 czy 25 lat jest dla nas po prostu przeznaczeniem”, mówi Fall. „I mówimy, że to Bóg zdecydował, że tak powinno być. Nie zadajemy pytań.”
Od dziesięcioleci jednak naukowcy zadają pytania. Próbują wyhodować orzeszki ziemne odporne na śmiertelną toksynę. Niewiele im się to udawało, ale teraz nowa inicjatywa hodowlana próbuje złamać kod przeszłości orzeszków ziemnych, aby pomóc roślinie stawić czoła przyszłości – wolnej od toksyn.
Toksyczne połączenie
Dwa powszechne rodzaje grzybów żyjących w powietrzu i glebie, Aspergillus flavus i Aspergillus parasiticus, wytwarzają aflatoksyny. Zanieczyszczenie może rozwinąć się prawie wszędzie, gdzie łączy się ciepło i wilgotność.
Ogryzające się owady pomagają grzybowi dostać się do skorupy, aby zainfekować nasiona orzeszków ziemnych. Pleśń może zacząć rosnąć w glebie lub na polu po zbiorach, a nawet po tym, jak orzechy zostaną wyłuskane i zapakowane. Ale kiedy pleśń już się pojawi, nie da się tego odwrócić. W USA, jeden spleśniały „gorący” orzeszek może spowodować, że inspektorzy wyrzucą całą przyczepę orzechów.
Regulacje w USA i Europie, które określają maksymalne poziomy aflatoksyny w żywności, utrzymują skażone produkty z dala od systemu żywnościowego, nawet jeśli rolnicy mogą w rezultacie wyrzucić część swoich zbiorów. Eksperci szacują, że straty w uprawach związane z aflatoksynami kosztują amerykańskich rolników około 500 milionów dolarów każdego roku. Jednak w krajach rozwijających się, nawet tam, gdzie istnieją takie przepisy, rzadko są one egzekwowane. Zamiast tego, skażona kukurydza i orzeszki ziemne przenikają na lokalne rynki i regularnie trafiają na talerze nieostrożnych.
To, co w USA jest głównie problemem upraw, stało się poważnym problemem zdrowotnym gdzie indziej, zwłaszcza w Afryce.
„Za każdym razem, gdy mierzymy narażenie na aflatoksyny u ludzi, u dzieci i dorosłych, zawsze mamy bardzo wysoki wskaźnik pozytywny” – mówi Yun Yun Gong, toksykolog żywności z Queen’s University w Belfaście. Śledziła ona narażenie na aflatoksyny na całym świecie poprzez badanie specyficznych biomarkerów krwi u ludzi. W większości krajów rozwiniętych, wskaźniki są niskie do nieistniejących.
Ale w krajach słabo rozwiniętych, zwłaszcza w niektórych częściach Afryki, wskaźniki narażenia na aflatoksyny sięgają ponad 90 procent. „Senegal jest prawdopodobnie jedną z populacji o najwyższym ryzyku, które zmierzyliśmy,” mówi.
Sortowanie zainfekowanych orzeszków ziemnych zaraz po zbiorach może powstrzymać aflatoksynę przed rozprzestrzenianiem się; określone praktyki sadzenia i uprawy mogą również pomóc. Przez ponad cztery dekady badacze szukali klucza: nasion orzeszków ziemnych odpornych na aflatoksyny. Liczą na to, że geny dzikich przodków orzeszka ziemnego odblokują kolejny etap ewolucji tej rośliny.
Powrót do dzikości
Większość rolników w Senegalu unika swoich pól w południe, kiedy słońce jest wysoko, a temperatury w porze suchej sięgają 100 stopni Fahrenheita, mówi Daniel Foncéka, naukowiec z Francuskiego Centrum Badań Rolniczych na rzecz Rozwoju Międzynarodowego. Prowadzi on program adaptacji do suszy dla Senegalskiej Agencji Badań Rolniczych (ISRA). Ale na polu właśnie się znalazł, z dala od cienia, gdy wiatr owiewa jego twarz pyłem i gorącym powietrzem.
Jest tu, aby sprawdzić, co się dzieje z orzeszkami ziemnymi. Przed nim rozciągają się rzędy roślin orzeszków ziemnych z maleńkimi żółtymi pąkami.
Stacja badawcza w Nioro du Rip leży głęboko w sercu senegalskiego zagłębia orzeszków ziemnych, jest jedną z kilku stacji ISRA, które testują nowe techniki. To tutaj Foncéka kontynuuje badania, które rozpoczął jako doktorant prawie 10 lat temu. Próbuje rozszerzyć pulę genową orzeszków ziemnych o geny pochodzące od ich dzikich kuzynów. „Różnorodność orzeszków ziemnych jest ograniczona” – mówi Foncéka. „Ale dzikie gatunki są bardzo odporne na wiele chorób”. Są również bardziej odporne na aflatoksyny.
Lata temu zespół Foncéki z Regionalnego Centrum Badań nad Odpornością Roślin na Suszę skrzyżował Fleur 11, powszechną odmianę orzeszków ziemnych w Senegalu, z hybrydą przodków rośliny orzeszków ziemnych, A. duranensis i A. ipaënsis. To nie jest krzyżówka, która łatwo zachodzi w naturze. Ale w zaciszu laboratorium i szklarni hodowcy roślin mogą stworzyć hybrydę dzikiego orzeszka ziemnego zdolną do rozmnażania się z uprawnym orzeszkiem ziemnym.
Potem stworzyli populację ponad 100 roślin orzeszka ziemnego, które zawierały różne części genomu przodków. Był to pierwszy krok w żmudnym procesie mającym na celu zidentyfikowanie, w jaki sposób geny dzikich gatunków wpływają na takie cechy, jak odporność na choroby czy wielkość, oraz próbę skorelowania tych zmian z konkretnymi częściami ich genomów.
W ostatniej fazie, która doprowadziła Foncékę do Nioro w ten gorący, suchy dzień, zespół badawczy idzie o krok dalej. Skrzyżowali dwie odmiany Fleur 11, które mieszają różne kawałki genów przodków, które kontrolują wielkość orzeszków ziemnych, aby sprawdzić, czy mogą stworzyć większe orzeszki ziemne – takie, które rosną dobrze nawet w obliczu przedłużających się okresów suszy. Będą również testować poziom aflatoksyny w roślinach.
Stresowanie orzeszków
Innym podejściem, oprócz tworzenia hybryd, jest zbadanie dokładnie jak orzeszki naturalnie opierają się toksynie. Gorące warunki w pobliżu końca cyklu wzrostu pobudzają wzrost Aspergillus i skażenie aflatoksyną. Badacz ISRA Issa Faye twierdzi, że obfite deszcze w 2015 roku, na przykład, zrobiły różnicę. „Oceniliśmy wiele grzybów, a nie było dużo zanieczyszczeń”, mówi. „Teraz, gdy mamy kieszenie suszy, pod koniec cyklu wegetacyjnego, zanieczyszczenie jest znacznie większe.”
Ibrahima Thiam
Naukowcy nie do końca rozumieją złożoną interakcję roślina-gleba-grzyb-toksyna, która infekuje niektóre rośliny aflatoksyną, a inne oszczędza. Wiedzą natomiast, że zestresowana roślina, podobnie jak zestresowany człowiek, jest bardziej podatna na choroby i zakażenia grzybicze.
Naukowcy nie do końca rozumieją złożoną interakcję roślina-gleba-grzyb-toksyna, która infekuje niektóre rośliny aflatoksyną, a inne oszczędza. Wiedzą natomiast, że zestresowana roślina, podobnie jak zestresowany człowiek, jest bardziej podatna na choroby i zakażenia grzybicze.
„Te poziomy stresu mogą się różnić nawet w obrębie jednego nasiona” – mówi Peggy Ozias-Akins, genetyk roślin i ekspert ds. orzeszków ziemnych na Uniwersytecie Georgii. „Mogą istnieć pewne komórki, które będą bardziej narażone na stres niż inne. Z pewnością w obrębie danej rośliny mogą istnieć strąki, które są bardziej zestresowane niż inne. Więc jest to bardzo niejednolity rodzaj odpowiedzi.”
Ozias-Akins mówi, że przez wieki ludzie wybierali nasiona orzeszków ziemnych dla poszczególnych cech – większych nasion lub łatwiejszych do otwarcia muszli lub szybszego wzrostu. Ale w tym procesie stracili niektóre rzeczy, takie jak geny odporności na choroby, które nadal występują u dzikich przodków orzeszków ziemnych. Jej laboratorium współpracuje z Foncéka i Faye w ramach projektu Peanut and Mycotoxin Innovation Lab finansowanego przez U.S. Agency for International Development. Mają nadzieję zidentyfikować geny i mechanizmy odpowiedzialne za odporność na aflatoksyny.
Nierozwiązanie GMO
Wytworzenie nasion odpornych na aflatoksyny nie jest proste. Odporność może oznaczać wskrzeszenie tolerancji przodków orzeszków na suszę; lub może to być roślina z talentem do odstraszania robaków; lub może to być znalezione przez hakowanie systemu odpornościowego rośliny poprzez mechanizmy, które naukowcy dopiero zaczynają rozumieć.
W Narodowym Laboratorium Badań nad Orzeszkami Ziemnymi Departamentu Rolnictwa USA w Georgii, patolog roślin Renee Arias pracuje w swoim laboratorium nad techniką ukierunkowaną i kontrolującą aflatoksynę na poziomie komórkowym. Jej zespół pobiera małe fragmenty genów Aspergillus, które instruują grzyba, jak wytwarzać aflatoksynę, i wprowadza je do orzeszka ziemnego.
„Kiedy roślina to czyta i nie wie, skąd to pochodzi, mówi po prostu: 'Och, to jest niebezpieczne'”, wyjaśnia Arias. I zniszczy geny grzyba, skutecznie uodparniając roślinę na aflatoksynę. Wstępne wyniki są zachęcające; technika ta zmniejszyła skażenie aflatoksynami o 74 do 100 procent.
Ale powstały w ten sposób orzeszek ziemny byłby transgeniczny – posiadałby geny pochodzące z wielu gatunków – co oznacza, że nosiłby etykietę wskazującą na modyfikację genetyczną. I to jest problem, według Ariasa. Nawet jeśli te nowe orzeszki ziemne mogłyby wytrzymać toksyny grzyba Aspergillus, nie jest jasne, czy mogłyby przetrwać toksyczne nastawienie do GMO w niektórych krajach. W Afryce, tylko trzy z 54 krajów kontynentu pozwalają rolnikom na komercyjną uprawę roślin GMO. Senegal nadal ogranicza GMO, chociaż rządowy krajowy komitet biotechnologiczny pracuje nad potencjalnym rozluźnieniem ograniczeń dotyczących tego rodzaju upraw, które zdaniem naukowców są bezpieczne.
Zmiana nie przychodzi jednak szybko, a Arias mówi, że nie chce dopracowywać technologii, która będzie zbyt trudna do skomercjalizowania.
„Dopóki wszyscy nie zaakceptują transgenii – nad którą osobiście pracuję od ponad 20 lat i nie widzę żadnego problemu w stosowaniu biotechnologii – badamy również alternatywy”, mówi Arias.
Jej laboratorium poszukuje nietransgenicznych sposobów wywołania podobnej reakcji. Jedna z opcji: stymulowanie substancji antybakteryjnych zwanych fitoaleksynami, które zdrowe rośliny orzeszków ziemnych wytwarzają, aby zatrzymać lub spowolnić wzrost grzybów. Nie ujawnia jednak szczegółów. „Nie chcemy, żeby nas w tym wykiwali” – mówi. Badania są wciąż w początkowej fazie.
Siew grzyba
Koniec długiej pory suchej zastał senegalską wieś w oczekiwaniu. Pora deszczowa może zadebiutować gdzieś w czerwcu wraz z ulewnym deszczem lub szybko przemieszczającą się burzą, która przemierza kraj i zamienia piasek w błoto. Ale prawdziwe deszcze zaczynają się w lipcu, kiedy burza za burzą przetaczają się przez otwarte równiny, spłukując kurz z powietrza, a następnie wypływają na otwarte wody Oceanu Atlantyckiego. Okresowe deszcze przybiorą na sile: Trawa kiełkuje, drzewa kwitną, a rolnicy sieją nasiona orzeszków ziemnych i modlą się o deszcz i świerszcze, aby nie padały.
A jednak, prawie tak samo często jak nie, deszcze przestają padać, nie tylko na dzień lub dwa, ale na kilka dni. Ciepło i wilgotność – doskonałe warunki do zakażenia – szaleją, a więc ryzyko rozwoju aflatoksyn pozostaje wysokie.
To jeden z powodów, dla których Lamine Senghor, patolog roślin z Jednostki Ochrony Roślin (DPV) Ministerstwa Rolnictwa Senegalu, mówi, że chociaż nasiona odporne na aflatoksyny mogłyby być użyteczne, jest zmęczony czekaniem. „Prowadzą badania w ISRA od długiego, długiego czasu i nigdy nie rozwiązali tego problemu”, mówi Senghor. „Nie możemy czekać pięć lat lub 10 lat.”
Zamiast tego, on i DPV przyjęli inne rozwiązanie. Przejmują inicjatywę w badaniach i wprowadzaniu na rynek środka do nawożenia gleby o nazwie Aflasafe. Kiedy rolnicy rozprowadzają Aflasafe na swoich polach, wprowadzają szczep Aspergillus flavus, który nie wytwarza aflatoksyny.
„Grzyb rozprzestrzeni się w całym środowisku i zajmie wszystkie źródła pożywienia, które normalnie byłyby zajęte przez Aspergillus flavus”, mówi Ranajit Bandyopadhyay. Jest on starszym patologiem roślin w Międzynarodowym Instytucie Rolnictwa Tropikalnego (IITA) w Nigerii i jednym z twórców Aflasafe. Porównuje go do probiotyku dla gleby – nawet jeśli przed zbiorami na orzeszkach ziemnych rozwinie się pleśń, nie będzie ona zdolna do produkcji aflatoksyny. Próby polowe IITA wykazały, że produkt ten może zredukować aflatoksyny o około 80 procent w określonych warunkach.
To brzmi jak idealne rozwiązanie, ale inni badacze ostrzegają, że takie techniki biokontroli nie są panaceum. Badania nad podobnymi produktami w USA wykazały, że w przypadku intensywnych okresów suszy bezpieczny szczep Aspergillus może nie być w stanie pokonać form produkujących toksyny.
A Aflasafe napotyka w Senegalu na podstawowy problem. Czy drobni rolnicy, którzy ledwo są w stanie lub chcą płacić za nawozy i pestycydy, będą płacić za produkt pozwalający uniknąć skażenia aflatoksyną, gdy mało kto wierzy, że jest ona prawdziwa?
Powracając do Méckhé, Ndiakhate Fall, który pomaga w kierowaniu lokalną organizacją rolników, zastanawia się nad tym.
„To będzie trudne”, mówi. Ale jego członkowie mogliby zainwestować w środki kontroli biologicznej i nasiona odporne na aflatoksyny, gdyby wiedzieli, że będą mogli sprzedawać swoje orzeszki ziemne po wyższej cenie. Może.
Czas boomu na orzeszki ziemne w Méckhé dobiegł końca; pociąg do produkcji orzeszków ziemnych przestał istnieć, a wielu rolników również odeszło, ponieważ pory suche są często zbyt długie, a deszcze zbyt krótkie. „Niektórzy wracają w porze deszczowej, ale inni nie”, mówi Fall. Pozostali tylko bardzo starzy lub bardzo młodzi – wraz z naukowcami tutaj i na całym świecie, którzy pracują nad rozwiązaniami. I czekają.