用科學(xué)保衛(wèi)甜蜜

　　眾口難調(diào)是個(gè)常識(shí)，但有沒(méi)有一種食物可以克服巨大的口味差異讓絕大多數(shù)人喜歡呢？
　　對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，美國(guó)藝術(shù)家約翰·杜里厄斯如此回答：十個(gè)人里面有九個(gè)愛(ài)巧克力，而第十個(gè)人是在撒謊。
　　作為一種糖果，巧克力早已經(jīng)憑借其獨(dú)特的甜蜜口味征服了世界。在英國(guó)，一項(xiàng)調(diào)查表明超過(guò)87%的男性喜歡吃巧克力，而愛(ài)吃巧克力的女性更是高達(dá)91%。 在最熱愛(ài)巧克力的瑞士，平均每個(gè)瑞士人一年要吃掉超過(guò)12公斤的巧克力。
　　除了給人們帶來(lái)甜蜜和幸福的感覺(jué)，巧克力還支撐起了一個(gè)每年830億美元的龐大產(chǎn)業(yè)。如果將巧克力產(chǎn)業(yè)比作一個(gè)國(guó)家，那這個(gè)甜蜜王國(guó)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力可以將130多個(gè)國(guó)家甩在身后。
　　病害之害
　　
　　給人們帶來(lái)幸福感覺(jué)的巧克力種類(lèi)繁多，配方也千差萬(wàn)別。優(yōu)秀的技師可以利用不同的原料組合和加工方法創(chuàng)造出不同的口味和口感。但是，萬(wàn)變不離其宗，各式巧克力的核心原料都是可可脂和可可粉。由于這兩味原料只能從可可樹(shù)的種子中提取，生長(zhǎng)在世界各地的可可樹(shù)便成了整個(gè)巧克力產(chǎn)業(yè)的命脈所在。
　　由于人們對(duì)于巧克力的熱愛(ài)，可可種植業(yè)者并不怎么需要為銷(xiāo)售而傷腦筋，真正讓他們感到擔(dān)憂(yōu)的是植物病害的侵?jǐn)_。粗略估計(jì)，每年因病害而損失的可可豆要占到總產(chǎn)量的百分之三四十，這個(gè)比例比糧食作物的平均水平高出了整整一倍，病害對(duì)可可產(chǎn)業(yè)的威脅之大由此可見(jiàn)一斑。
　　除了造成可可減產(chǎn)、影響幸福食物巧克力的產(chǎn)量之外，病害還會(huì)直接影響人們的生活。
　　由于農(nóng)藥價(jià)格偏高，而且使用技術(shù)也很復(fù)雜，一般的種植戶(hù)很難承受使用農(nóng)藥所帶來(lái)的成本增加。當(dāng)病害襲來(lái)的時(shí)候，他們往往選擇直接放棄，這也意味著他們就此失去幸福的生活。上世紀(jì)80年代，魔帚病重創(chuàng)當(dāng)時(shí)位列世界第三的巴西可可種植業(yè)，減產(chǎn)幅度高達(dá)60%。大批農(nóng)民被迫放棄他們的種植園到城市流浪，由此產(chǎn)生了嚴(yán)重的社會(huì)問(wèn)題，并引起社會(huì)動(dòng)蕩。
　　科學(xué)家們保衛(wèi)幸福的作戰(zhàn)計(jì)劃
　　面對(duì)咄咄逼人的病害，科學(xué)家們站了出來(lái)，他們要用科學(xué)的力量來(lái)保衛(wèi)巧克力和巧克力帶來(lái)的幸福。
　　要保護(hù)可可種植業(yè)，最有效的方法莫過(guò)于種植集抗病能力和高產(chǎn)能力于一體的優(yōu)良品種。為了能培育出優(yōu)良品種，科學(xué)家們首先對(duì)不同可可品種的抗病能力進(jìn)行了一番研究。經(jīng)過(guò)多年的努力，他們獲得了大量的研究結(jié)果。
　　不過(guò)略有遺憾的是，這些結(jié)果所帶來(lái)的信息并不那么樂(lè)觀。在眾多的可可品種中，有一個(gè)名為Scavina 6的品種對(duì)于包括魔帚病在內(nèi)的多種病害都具有良好的抗性。可惜的是，Scavina 6的產(chǎn)量卻不高，不能滿(mǎn)足商業(yè)種植的需要。于是科學(xué)家們就試圖利用雜交的方法將Scavina 6的優(yōu)秀抗病能力移植到其他高產(chǎn)品種上去。但是受可可生長(zhǎng)周期的限制，用雜交法培育一個(gè)新品種大約需要二三十年時(shí)間。
　　面對(duì)可可病害擴(kuò)張的速度，雜交育種頗有點(diǎn)遠(yuǎn)水不解近渴的感覺(jué)。植物抵抗病害的能力很大程度上取決于它們的基因組中是否存在特定抗病基因。在現(xiàn)代育種工藝中，利用分子生物學(xué)手段檢測(cè)植物是否具有抗病基因已經(jīng)成為了非常重要的輔助手段。
　　為了培育良種，科學(xué)家們也嘗試著去尋找和研究可可的抗病基因。他們將抗病的和不抗病品種雜交，然后利用遺傳作圖的方法去分析雜交后代，從而確定抗病基因在基因組中的位置。然而，這種傳統(tǒng)的遺傳學(xué)方法至今沒(méi)能找到任何可可抗病基因。缺乏對(duì)抗病基因的了解使得培育可可良種的工作更加困難費(fèi)力。
　　進(jìn)入21世紀(jì)后，包括人類(lèi)基因組在內(nèi)的一批基因組的測(cè)序工作完成，生命科學(xué)進(jìn)入了基因組時(shí)代，了解一個(gè)物種的全基因組序列，也就是我們常說(shuō)的遺傳信息，已經(jīng)不再是夢(mèng)想。這也給陷入苦戰(zhàn)的可可育種工作帶來(lái)了新的希望。先獲取可可的全部遺傳信息，然后從中尋找那些對(duì)培育抗病品種有幫助的特定信息，成為了科學(xué)家們新的作戰(zhàn)計(jì)劃。
　　到了2010年，這個(gè)計(jì)劃取得了第一個(gè)成果。一個(gè)由法國(guó)科學(xué)家牽頭的國(guó)際研究小組在《自然遺傳》雜志上公布了世界上第一張可可基因組草圖。由于同期雜志還公布了草莓基因組的草圖，西方傳統(tǒng)甜食“巧克力裹草莓”的照片成為了雜志的封面。
　　這張世界第一的可可基因圖譜展示給人們的是克里奧羅( Criollo)可可樹(shù)的基因組。克里奧羅所產(chǎn)的可可豆雖然只占可可豆總產(chǎn)量的5%，但卻以美味優(yōu)質(zhì)而著稱(chēng)，是各類(lèi)高級(jí)巧克力的必備原料，經(jīng)濟(jì)價(jià)值非常高。
　　由于只覆蓋了克里奧羅可可樹(shù)百分之七十六的基因組序列，所以這張圖譜還只能被稱(chēng)為是草圖。但是，就是這張尚未完工的草圖，已經(jīng)讓科學(xué)家們有了尋到寶藏的感覺(jué)。根據(jù)對(duì)其它植物的研究，科學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)，雖然抗病基因的DNA序列各不相同，但是它們都具有一些高度一致的特征。
　　根據(jù)這些特征，科學(xué)家們已經(jīng)從已知的可可基因組序列中找出了一百多個(gè)可能的抗病基因。相比根據(jù)功能去尋找基因序列的傳統(tǒng)方法，這種基因組時(shí)代常用的從序列確定基因功能的做法要高效許多。
　　未來(lái)：幸福加健康的完美組合
　　目前，科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)始了對(duì)這100多個(gè)候選抗病基因的驗(yàn)證工作。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，科學(xué)家們將會(huì)根據(jù)抗病基因的序列開(kāi)發(fā)出相應(yīng)的分子標(biāo)記。育種學(xué)家們可以使用簡(jiǎn)單的分子生物學(xué)方法檢測(cè)可可幼苗的基因組是否攜帶特定的分子標(biāo)記，從而確定這株幼苗長(zhǎng)大后是否能抵御病害。而不必等到幼苗長(zhǎng)成可可樹(shù)后，再用復(fù)雜繁瑣的病理學(xué)測(cè)試來(lái)尋找答案。這將大大節(jié)省雜交育種所需要的時(shí)間和資源。
　　除了借鑒其它植物的研究成果，不同可可品種之間的相互借鑒也是獲取信息的重要方法。在國(guó)際研究小組不斷完善克里奧羅可可基因圖譜的同時(shí)，一個(gè)由巧克力巨頭瑪斯公司、美國(guó)農(nóng)業(yè)部和多家美國(guó)大學(xué)參與的研究小組公布了另一張可可基因組草圖，這張新的草圖覆蓋弗拉斯特奧( Forastero )可可樹(shù) 92%的基因組序列。
　　與克里奧羅可可相比，弗拉斯特奧可可的品質(zhì)要遜色不少，主要用于制作較為大眾化的巧克力。但弗拉特斯奧可可樹(shù)的產(chǎn)量要比克里奧羅高出一截，可可豆總產(chǎn)量的90%都來(lái)自于這個(gè)品種。在同時(shí)擁有了這兩個(gè)互有優(yōu)缺點(diǎn)的品種的基因組草圖后，科學(xué)家正在著手進(jìn)行比較。
　　從機(jī)理上講，那些決定品質(zhì)和產(chǎn)量差異的基因就應(yīng)該位于兩個(gè)基因組不同的地方。由于搜索范圍大大減小，這種被稱(chēng)為比較基因組學(xué)的方法在尋找抗病基因方面具有較高的效率。
　　借助基因組圖譜，科學(xué)家已經(jīng)開(kāi)始逐漸扭轉(zhuǎn)與病害斗爭(zhēng)中的不利處境。隨著越來(lái)越多的抗病基因被確定，培育抗病良種的進(jìn)度將大大加快。
　　除了抵抗病害的能力，通過(guò)對(duì)于各類(lèi)與生長(zhǎng)有關(guān)的基因的研究，未來(lái)的可可樹(shù)品種還應(yīng)當(dāng)具備更強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力，能在相對(duì)“貧瘠”的土壤中生長(zhǎng)，能耐受一定程度的災(zāi)害氣候。相信在不久的將來(lái)，集抗病、抗災(zāi)害和高產(chǎn)量于一身的可可樹(shù)品種可以投入生產(chǎn)，牢牢地保護(hù)住可可以及巧克力的產(chǎn)量。
　　但科學(xué)家們并不僅僅滿(mǎn)足于維持產(chǎn)量，他們想讓幸福食物巧克力帶給我們更多的幸福。
　　巧克力中含有一種名為黃烷醇的抗氧化物質(zhì)，科學(xué)研究表明黃烷醇很有可能對(duì)心血管健康有幫助。最近一篇發(fā)表在《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》的文章半調(diào)侃半嚴(yán)肅地指出，一個(gè)國(guó)家的人均巧克力銷(xiāo)量越高，那么這個(gè)國(guó)家每一千萬(wàn)人中的諾貝爾獎(jiǎng)得獎(jiǎng)?wù)呷藬?shù)也越高。而研究者對(duì)于這個(gè)結(jié)論的解釋?zhuān)乔煽肆χ械狞S烷醇能促進(jìn)腦部活動(dòng)和提高腦的認(rèn)知能力。
　　目前，科學(xué)家們正在可可基因組中尋找控制黃烷醇含量的基因。一旦確定了相關(guān)的基因，培育出高甚至超高黃烷醇含量的巧克力將不再是夢(mèng)想。到了那個(gè)時(shí)候，巧克力帶給我們的將不僅僅是幸福，而是幸福加健康的完美組合。
　?。ㄗ髡呦颠z傳學(xué)博士，目前在美國(guó)北卡羅萊大學(xué)從事植物病理學(xué)研究工作