Генетическое исследование показало, что картофель возник в результате естественного скрещивания в дикой природе между растениями томатов и картофелеподобным видом в Южной Америке около 9 миллионов лет назад.
Картофель — это любимый продукт питания во всём мире: от чипсов и фри до пюре и жаркого.
Происхождение золотого овоща
Происхождение этого золотого овоща долгое время было загадкой. Впервые картофель был одомашнен в горах Анды в Южной Америке примерно 7000–10000 лет назад, а затем был завезён в Европу испанскими колонизаторами в 1500-х годах.
Но как впервые появился дикий картофель?
Новое исследование, опубликованное в журнале Cell, показывает, что скрещивание с дикими растениями томатов и картофелеподобным родственником привело к формированию клубня — увеличенной подземной структуры, которая хранит питательные вещества в картофеле, ямсе и таро.
«Наши результаты показывают, как событие гибридизации между видами может вызвать эволюцию новых признаков, что позволяет появиться ещё большему количеству видов», — говорит автор исследования Санвэнь Хуан из Китайской академии сельскохозяйственных наук. «Мы наконец-то разгадали тайну происхождения картофеля».
Современные растения картофеля (Solanum tuberosum) почти идентичны трём видам картофелеподобных растений, называемых Etuberosum, которые встречаются в центральном Чили. Однако у Etuberosum нет клубней.
Филогенетический анализ (как организмы связаны между собой с точки зрения эволюции) показывает, что современные сорта картофеля более тесно связаны с томатами (Solanum lycopersicum).
Результаты исследования
Новое исследование стремилось решить эту загадку, проанализировав 450 геномов культивируемых сортов картофеля и сравнив их с 56 геномами диких растений Etuberosum.
«Дикий картофель очень трудно собирать, поэтому этот набор данных представляет собой наиболее полную коллекцию геномных данных дикого картофеля, когда-либо проанализированную», — говорит первый автор исследования Чжиян Чжан из Института сельскохозяйственной геномики в Шэньчжэне, Китайская академия сельскохозяйственных наук.
Каждый современный образец картофеля содержал стабильную смесь генетического материала томата и Etuberosum. Это говорит о древней гибридизации двух групп.
Дальнейший филогенетический анализ показал, что Etuberosum и томаты имели общего предка около 14 миллионов лет назад. Эти два вида вновь соединились примерно через 5 миллионов лет, чтобы произвести гибрид — дикого предка современного, клубненосного картофеля.
Гены, отвечающие за формирование клубней
Ген SP6A действует как главный переключатель, подсказывая растению, когда начинать производить клубни. Анализ показал, что этот ген пришёл со стороны томатов.
Но другие ключевые гены, участвующие в формировании клубней, представляют собой смесь генетического материала томатов и Etuberosum.
Ещё один важный ген, IT1, помогает контролировать формирование подземных стеблей, образующих клубни. Он пришёл со стороны Etuberosum.
Без IT1 или SP6A растение не способно формировать клубни.
Эволюция клубненосного картофеля пришлась на конец эпохи миоцена. Этот период в истории Земли отмечен похолоданием и иссушением глобального климата.
В Южной Америке это также совпало с быстрым поднятием горного хребта Анды между 10 и 6 миллионами лет назад. Это произошло в период активизации деятельности между тектоническими плитами Назка и Южноамериканской.
Сегодня Анды — это самый высокий горный хребет за пределами Азии.
Исследователи считают, что эволюция клубней позволила древним растениям закрепиться в условиях всё более экстремальных погодных и геологических условий.
«Появление клубня дало картофелю огромное преимущество в суровых условиях, что способствовало взрыву новых видов и разнообразию картофеля, которое мы видим сегодня», — говорит Хуан.
Так что, когда вы мажете свои картофельные чипсы томатным кетчупом, вы воссоединяете древнее семейство растений.